Videocodec: Der Showdown um Video, Patente und AV1

Jahre nach der Veröffentlichung wird der Video -Codec AV1 nun endlich breit unterstützt. Von dem Ziel, damit die Patent- und Formatkriege zu beenden, ist die IT-Industrie aber weit entfernt.

30. November 2023 um 09:47 Uhr / Eine Analyse von Sebastian Grüner

Die Nutzung digitaler Codecs sorgt immer wieder für Probleme. Bild: Pexels/Bearbeitung Golem.de

Als letzter großer Hardwarehersteller bietet Apple mit seinen Desktop-Chips der M3-Serie sowie den A17-Pro-SoC für das iPhone nun endlich eine Hardwarebeschleunigung für den freien Video-Codec AV1. Auch der Softwaresupport ist inzwischen extrem gut, leistungsfähig und weit verbreitet.

Damit scheint das Ziel der Alliance for Open Media (Aomedia), mit AV1 einen lizenzkostenfreien Videocodec auch in der Praxis als Alternative zu H.265 alias HEVC bereitzustellen, endlich erreicht. Von diesem Ende-gut-alles-gut ist die Realität der IT-Industrie aber leider viel weiter entfernt, als es seit den ersten Ideen machbar schien. Der Grund dafür sind Patente und eine Art Showdown mit ihnen um die Hoheit in der Videotechnik insgesamt.

Die Kämpfe um alte Patente und möglicherweise neue alternative Geschäftsfelder sind dabei wenig zielgenau und richten großen Flurschaden an. Denn diese Auseinandersetzungen treffen Windows-Nutzer ebenso wie Linux-Distributionen, Fragen der Wissenschaftsfreiheit, Streaminganbieter und im Prinzip auch große Teile des modernen Internets, das vielfach auf Videoangeboten basiert.

Dabei zeigt sich, dass einige Unternehmen bereit sind, extrem weitreichende Schritte zu unternehmen, um ihre jeweiligen Positionen und Geschäftsinteressen durchzusetzen - für und gegen AV1. Denn der Erfolg von AV1, der sich zumindest pro forma in einer breiten Industrieunterstützung zeigt, bringt willentlich oder unwillentlich alle Beteiligten der IT-Videoindustrie unter Zugzwang, vor allem jene, die nicht auf AV1 setzen. Das spitzt sich offenbar immer mehr zu, zu einer Art Entscheidungskampf um die künftige Ausgestaltung der Frage nach Videocodecs und -patenten in der IT-Industrie.

Kämpfe zum Sichern der Patente

Letzteres zeigt sich exemplarisch an gleich mehreren Rechtsstreiten und Auseinandersetzungen. Denn sollte sich AV1 und das Modell der kostenfreien Lizenzierung von Videotechnik und auch -patenten langfristig durchsetzen, werden die bestehenden Patente für die Alttechnik nutzlos und vor allem wertlos. Logischerweise versuchen die betroffenen Unternehmen, diese dann noch zu Geld zu machen, bevor es endgültig zu spät ist.

So verklagt derzeit der Hardwarehersteller Broadcom den Videostreaminganbieter Netflix . Mit seinen H.265-Streams soll Netflix gegen ein strittiges Patent von Broadcom verstoßen. Brisant aus Sicht der Beklagten ist, dass sich deutsche Gerichte hier im Fall von einstweiligen Verfügungen schnell zu einem Verbot ganzer Angebote entscheiden, was den Druck zum Abschluss einer Patentlizenz extrem erhöht.

Dabei ist bisher völlig ungeklärt, ob das Patent überhaupt gültig ist. Obwohl Broadcom in einer Pressemitteilung behauptet, dass die Richter des zuständigen Bundespatentgerichts auf seiner Seite stünden, teilt uns das Gericht auf Anfrage selbst mit, dass dazu noch nichts entschieden sei. Eine Verhandlung darüber wird demnach erst im Juni 2024 stattfinden.

Doch Broadcom hat als weiterhin großer aktiver Hardwarehersteller und AV1-Unterstützer auch perspektivisch einen wirtschaftlichen Ausweg für die Zeit einer möglichen AV1-Dominanz. Immerhin bietet der Hersteller schon jetzt SoCs mit AV1-Unterstützung. Doch bei anderen Beteiligten sieht das deutlich schlechter aus. Denn sie geraten immer mehr in Bedrängnis, ihre Patente an der Codec-Technik gewinnbringend zu nutzen, was sich gut an dem Beispiel von Nokia oder Dolby zeigt.

Alte Lizenzgeber geraten massiv unter Druck

Als einst größter Handyhersteller hat sich Nokia schon vor Jahren faktisch aus der Consumer-Technologie-Sparte verabschiedet und der verbliebene B2B-Konzern für Mobilfunk- und Festnetztechnologie gerät immer weiter in Schieflage, was auch zu Massenentlassungen führt . Wohl um die finanziellen Schwierigkeiten besser abfedern zu können, setzt Nokia, das wohlgemerkt keinerlei Videotechnik oder Hardware vertreibt, auf seine Videopatente.

Schon 2020 kam es dabei im Fall von Lenovo zu einem vorübergehenden Verkaufsstopp . Ähnliches versucht Nokia nun auch, gegen Twitch-Mutter Amazon und HP durchzusetzen. Streitpunkt dabei sind unter anderem Patente für das inzwischen fast 20 Jahre alte H.264. Die Schutzrechte daran dürften bald auslaufen, so dass Nokia dann kein Geld mehr mit den Lizenzen daran verdienen kann.

Und die mögliche Nutzungsrate des H.265-Nachfolgers sieht tendenziell nicht besonders gut aus. Auch deshalb muss nun offenbar möglichst viel aus den Patenten herausgeholt werden. Existenzielle Fragen in Bezug auf das Geld aus Patentlizenzen dürften sich dabei für Unternehmen ergeben, die zu sehr großen Teilen Einkommen über sie generieren und sonst kaum noch ein relevantes Geschäftsmodell haben.

Videopatente als auslaufendes Geschäftsmodell

Das trifft insbesondere Forschungseinrichtungen, den auf Audio- und Videotechnik spezialisierten Technologiekonzern Dolby, der seine Technik nicht direkt an Endnutzer verkauft, sondern an die Hersteller von Consumer-Elektronik - und letztlich auch ehemalige führende Hersteller von Unterhaltungselektronik die, ähnlich wie Nokia, ihren Markt mehrheitlich verloren haben.

Angesichts ihrer schwierigen Lage in einer digitalen Videowelt mit kostenlosen Patentlizenzen mussten solche Hersteller ebenfalls auf AV1 reagieren. Wenig überraschend finden sich deshalb in der Liste an Patenten, die der Patentverwalter Sisvel an AV1 und VP9 geltend macht , das Forschungsinstitut Etri, das eben genannte Dolby oder auch ehemals bekannte Marken wie JVC Kenwood oder Philips, die im aktuellen Markt der Consumer-Elektronik kaum noch eine Rolle spielen.

Von besonderem Interesse ist hier Dolby, das etwa mit seiner HDR-Technik einige sehr spezifische Nischen besetzt, die letztlich aber in extrem viel moderner Elektronik zum Einsatz kommt. Auch deshalb hat sich Dolby im Frühjahr dieses Jahres erfreut über das Ergebnis einer Voruntersuchung der Aomedia durch die EU-Wettbewerbsbehörde gezeigt.

Hauptaugenmerk der Untersuchung war die zwingende freie Kreuzlizenzierung sämtlicher Patente für den Einsatz von AV1. Dolby, das wie erwähnt eigene Patente an AV1 geltend macht, ohne die Technik selbst entwickelt zu haben oder einzusetzen, sah sich hier offenbar unfair behandelt. Zwar ist die Voruntersuchung der Wettbewerbsbehörde ohne weitere Schritte gegen die Aomedia eingestellt worden.

Das Konsortium musste jedoch unter anderem öffentlich erklären , dass die Aomedia-Mitglieder auch unabhängig von der eigenen Kreuzlizenzierung weitere bilaterale Vereinbarungen treffen können. Dolby selbst sieht das als direkte Bestätigung , wiederholt, dass es die Patentlizenz der Aomedia ablehnt und dass es seine eigenen Patente an AV1 durchsetzen wolle. Auch Qualcomm macht eigene Patente an AV1 geltend und lehnt die Kreuzlizenzierung ab.

Wie zu erwarten, gibt es auch hier wieder einen Gegenangriff von mehreren Seiten. Dazu gehört einerseits das unter anderem von Samsung vorangetriebene HDR10+, das als Alternative zu Dolby Vision gilt. Für HDR10+ werden laut dem zuständigen Konsortium explizit keine Patentzahlungen fällig. Kosten verursacht hier lediglich ein Zertifizierungsprogramm.

Zusätzlich dazu erörtert Google wohl intern weitere Möglichkeiten , um analog zur Arbeit der Aomedia auch die Dolby-Formate durch freie Alternativen zu ersetzen. Dass diese Auseinandersetzung und die zahlreichen weiteren erwähnten Streits weiterhin existieren, ist zwar über zehn Jahre nach den Anfängen des Projekts zum faktischen Ende der Videopatente und einem freien Videocodec überraschend - aber der Entwicklung folgend nur logisch.

AV1 bezeugt hehre Ziele für Videotechnik

Inoffizieller Startschuss für AV1 dürfte die Arbeit an dem Videocodec Daala sein, die im Sommer 2013 durch Browser-Hersteller Mozilla gemeinsam mit der Xiph-Foundation begann. Die Beteiligten wollten dabei ihre gemachten Erfahrungen aus der Entwicklung von Theora aus den 00er Jahren nutzen. Parallel dazu stellte Google den auch heute noch etwa bei Youtube genutzten Codec VP9 vor und arbeitete an einem Nachfolger.

Mit Theora und später Daala von Xiph und Mozilla sowie VP8 und VP9 von Google sollten freie Codecs erstellt werden, die sich ohne Patentverletzungen oder teure Lizenzen von allen Interessierten einsetzen lassen können. Später folgte noch Cisco mit seiner Initiative des Thor-Codecs und einer ganz ähnlichen Motivation. Für den Konzern war vor allem die Lizenzierung von H.265 schlicht zu teuer, denn die Kosten sind prinzipiell nicht gedeckelt und es gibt gleich mehrere große konkurrierende Konsortien sowie Einzelunternehmen, die entsprechende Patentlizenzen dafür anbieten.

Dabei zeigte sich schnell, dass die Entwicklung gleich mehrerer freier Videocodecs als Alternative zu H.265 wohl nicht zu dem erwünschten Erfolg einer breiten Industrieunterstützung führen würde. Die Beteiligten gründeten auch deshalb die Alliance for Open Media und einigten sich auf die Erstellung eines einheitlichen und lizenzfreien Videocodecs. Technische Grundlage dafür bildeten eben Daala, das in Entwicklung befindliche VP10 sowie Thor .

Konkurrenz wird greifbar und praktisch

Schnell war klar, dass diese so aufgebaute Konkurrenz zu den klassischen Videocodecs der Moving Pictures Expert Group (MPEG), also H.264 und H.265, tatsächlich eine technische wie praktische Alternative bieten kann. Schon früh waren Experimente mit Daala besser als H.265 , Streaminganbieter Netflix zeigte schon Verbesserungen an VP9 und setzte dieses bald selbst ein - mit der Intention, dies auch für AV1 umzusetzen. Die Industrieunterstützung für die Arbeiten wurde dabei immer größer. Mit Hulu oder auch Apple erhielt die Aomedia etwa starke Unterstützung.

Erste Experimente zeigten dann auch schon bald das praktische Streaming von AV1 . Die Entwicklungsarbeit nahm den gewohnten und erwarteten Weg zur Veröffentlichung. Bei der Vorstellung von AV1 freute sich das Team über klare Verbesserungen im Vergleich zu VP9 . Der kommende Erfolg von AV1 schien von da an eigentlich gesetzt.

Beginn der Abwehrkämpfe

Doch schon während der Entwicklung von AV1 und der Vorgängercodecs war allen Beteiligten klar, dass diese technische Dominanz allein nicht ausreichen würde, um sich im Bereich der Videocodecs durchzusetzen, der wie ein Minenfeld von Patenten durchzogen ist. Schon mit Bezug auf Daala bestätigte Mozilla , dass das zuständige Team den Codec im Einklang mit dem Patentsystem erstellen müsse, um überhaupt Erfolg haben zu können. Zusätzlich zur Arbeit mit eigener patentierter Technik ist hier die Analyse anderer Patente besonders wichtig.

Schon die Gründung der Aomedia diente dem Zweck, eine Umgebung zu schaffen, in der die juristischen Abteilungen der beteiligten Unternehmen eine fundierte Analyse zu eventuellen Patentverletzungen gemeinsam durchführen können. Die Aomedia bot damit ein Forum zum internen Austausch dieser Erkenntnisse, ohne Gefahr laufen zu müssen, Mitbewerbern damit den Inhalt einer Patentklage vorzuformulieren. Denn wäre die Interpretation eines Herstellers zu einem bestimmten Patent öffentlich bekannt, könnte damit üblicherweise sehr gut eine Gegenargumentation aufgebaut werden.

Doch bei der Analyse potenzieller Gegner und der Patentierung sowie Kreuzlizenzierung eigener Patente blieb es nicht. Die Beteiligten wollte zudem wichtige Grundlagen, die möglicherweise in AV1 oder einem Nachfolger genutzt werden könnten, proaktiv durch Patente schützen und so Klagen verhindern. Versucht wurde dies durch Google für die Nutzung von ANS in Video-Formaten . Pikant daran ist, dass ANS durch Erfinder Jarosław (Jarek) Duda explizit frei gemacht worden ist, statt es zu patentieren. Zwar hat Google das Patent letztlich nicht erteilt bekommen, jedoch Microsoft Jahre später ein ähnliches Patent auf eine Variante von ANS.

Offener Kampf um H.265 und AV1

Diesen mehr oder weniger offen ausgetragenen ideologischen Kampf gegen das System der teuren Patentlizenz musste auch die Konkurrenz der MPEG-Codec-Unterstützer erkennen. Schon 2018 sagte der MPEG-Gründer Leonardo Chiariglione , "dass auch das MPEG-Geschäftsmodell nicht ewig überdauern kann" . Mit Bezug auf die extrem unübersichtliche Lizenzsituation von H.265 aus mehreren Konsortien und Einzelunternehmen warnte Chiariglione vor dem Ende der MPEG und dem Erfolg des Lizenzmodells der Aomedia, das sich ausbreiten werde.

Doch zu diesem Zusammenbruch der MPEG und einer Dominanz der Aomedia und AV1 ist es auch fast sechs Jahre später noch nicht vollständig gekommen. Es könnte aber bald so sein, denn auch H.265 befindet sich in einer mehr als schwierigen Lage, was für den Nachfolger VVC nichts Gutes bedeuten kann.

H.265 bleibt Nische, AV1 gewinnt an Verbreitung

Schon jetzt ist es in den für viele Nutzer typischen Anwendungsszenarien für Video im Web vergleichsweise schwierig, mit Bordmitteln H.265-Inhalte zu sehen und zu nutzen. Auch das liegt wiederum an der Patentsituation des MPEG-Codecs. Schon rein praktisch hängt die Umsetzung von der Codec-Unterstützung ab.

Diese ist zwar in der Hardware aktueller Consumer-Geräte quasi überall gegeben, hängt faktisch aber von der Umsetzung in der Software ab, um auf diese zuzugreifen. So hat sich Microsoft etwa schon vor Jahren dazu entschieden, den HEVC-Support nur über eine spezielle Erweiterung anzubieten. Sie ist auch nur über den eigenen Store verfügbar und kostet rund 1 Euro. Einige OEMs liefern diese aber gegen Zahlung der Kosten in ihren Geräten mit.

Linux-Distributionen, alle voran das für seine kritische Haltung zu Softwarepatenten bekannte Fedora, entdeckten schließlich , dass diese die Software zum Zugriff auf die Decoder-Einheiten nicht einfach mit dem Betriebssystem mitliefern dürfen. Deshalb ist dies standardmäßig deaktiviert. Dass die Software vorher überhaupt ausgeliefert wurde, beschrieb das Team als "Versehen" . Die Rechtsabteilung von Sponsor Red Hat dürfte dieses Versehen wohl nicht ganz zufällig entdeckt haben.

AV1 setzt sich in der Industrie immer mehr durch

Außerdem wird es auch schwierig, Inhalte in H.265 bei üblichen Anbietern zu finden. Zwar werden sie etwa von den öffentlich rechtlichen Medien in Deutschland via DVB-T2 verteilt. In den Mediatheken finden sich solche Inhalte jedoch weiter nicht. So zeigte sich schon vor Jahren, dass etwa das ZDF sich scheut , Inhalte in 4K UHD und HDR einfach über das Internet zu streamen. In der Onlinemediathek setzt das ZDF stattdessen weiter auf H.264 oder inzwischen auch auf VP9.

Hinzu kommen Anbieter wie Googles Youtube, das ausschließlich auf VP9 und inzwischen auch AV1 setzt, statt auf H.265. Diesen Ansatz will Google auch bei allen anderen seiner Videodienste umsetzen . Ähnlich ist dies bei Facebook- und Instagram-Mutter Meta, die für ihre Reels auch auf AV1 setzen . Auch Cisco setzt auf AV1 in Webex . Netflix nutzt H.265 ausschließlich für UHD-Inhalte und unter Windows nur in Microsoft Edge, zusammen mit den erwähnten Erweiterungen. Parallel dazu arbeitet das Unternehmen an der Nutzung von AV1 auch auf Fernsehgeräten .

Möglich macht diese AV1-Unterstützung bisher vor allem ein Projekt: der von Videolan gepflegte Decoder Dav1d . Er ist massiv optimiert und Google, das einen eigenen AV1-Decoder initiiert hat , ist kurz davor, ihn in Android gegen Dav1d einzutauschen , was nicht zuletzt an der Qualität von Dav1d liegen dürfte. Doch inzwischen gibt es auch immer mehr Hardware-Decoder für AV1, etwa in Fernsehgeräten von Sony und Samsung oder LG. Auch Smartphone-SoCs unterstützen das Format inzwischen in Hardware und letztlich seit einigen Wochen auch Apple als letzter großer Hersteller.

Gewinnt AV1 doch noch?

Die Frage nach der AV1-Dominanz und dem prophezeiten Ende der MPEG-Codecs sowie der kommerziellen Videopatente ist damit aber weiter nicht abschließend geklärt. Es lässt sich lediglich festhalten, dass AV1 inzwischen auf dem gleichen Stand angekommen ist wie die kommerzielle Konkurrenz von H.265: eine weite Industrieunterstützung und -durchdringung, leider aber eine nicht ganz übersichtliche Situation in Bezug auf Patente, was etwa die Situation mit Dolby oder Qualcomm zeigt.

Ob das aber langfristig ausreicht, um genug Überzeugungsarbeit für den Rest der Industrie zu leisten, andere Codecs und insbesondere den HEVC-Nachfolger VVC auch wegen der zu hohen Kosten zu ignorieren, lässt sich auch über zehn Jahre nach den ersten Ideen immer noch nicht gesichert beantworten.

Möglicherweise führt dies aber zu einer noch stärkeren technischen Trennung von klassischem Fernsehen und dem Streaming im Web. Denn sowohl in Brasilien als auch beim europäischen DVB-System sieht man VVC zumindest formal als mögliche Zukunftstechnik vor. Eine Umsetzung hängt hier aber primär von der Hardwareunterstützung ab, die zumindest einige SoC-Hersteller bereits anbieten. Dass sich die großen Webkonzerne und Inhalteanbieter hingegen doch noch für VVC entscheiden, scheint derzeit ausgeschlossen.