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视频编码的秘密

2020-10-22 18:56| 发布者: 武士| 查看: 223| 评论: 0

摘要: 视频编码是什么视频编码作为动词指的是将动态的图像信息转化为二进制数据的过程,就是指通过特定的压缩技术,将某个视频文件转换成另一种视频格式文件的方式。简单来讲就是将记录的素材进行整理打包,这样做的目的是 ...

视频编码是什么
视频编码作为动词指的是将动态的图像信息转化为二进制数据的过程,就是指通过特定的压缩技术,将某个视频文件转换成另一种视频格式文件的方式。简单来讲就是将记录的素材进行整理打包,这样做的目的是为应用程序和硬件提高兼容性和效率。

视频编码的存在是因为多媒体声音、数据、影像等源数据具有极强的相关性,也就是说有大量的冗余信息,所以这就导致源数据的体积非常大,所以在网络上传播,传输,编辑渲染就会非常的吃力,单纯的扩大储存器容量、增加通信传输速率等办法是不现实的。所以,视频编码便应运而生,视频编码可以将庞大数据中的冗余信息去掉(去除数据之间的相关性),保留相互独立的信息分量,因此,就会极大的压缩源数据的体积,以方便后期编辑处理。
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有编码就有解码,视频解码是对已编码的数字视频进行还原解码操作的程序(视频播放器)或设备。通俗的来讲就是将已经编码的视频文件通过解码还原为计算机识别的数据,进行播放或者修改。

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软件解码器

解码分为软件解码与硬件解码,电脑中所安装的通常是软件解码器,即通过软件方法解出音频视频数据.与之相对应的是硬件解码器,生活中常见的有DVD和vcd机。通常情况下,电脑所要播放某种格式视频,即需要支持该视频编码的解码器。常见的软件解码器有 RM/RMVB Real Media解码器MOV /Quick Time解码器 3GP/MP4解码器 DVD/VOB解码器 Divx解码器 xvid解码器 WMV解码器等。


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硬件解码器
因为软件解码是通过软件本身占用的CPU进行解码,由于目前视频的分辨率比较高,这样会导致要求视频码率非常高,再加上目前软件编码压缩率非常高,所以解码运算量非常大,所以会极大的消耗CPU的运算能力。而硬件解码器是一款硬件设备,是一种输入模拟视频信号并将它转换为数字信号格式,以进一步压缩和传输的硬件设备。就是通过显卡的视频加速功能对高清视频进行解码,显卡的GPU/VPU要比CPU更适合这类大数据量的、低难度的重复工作。因此视频硬件解码器能够将CPU从繁重的视频解码运算中释放出来,使电脑具备流畅播放高清视频的能力。


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视频编解码的现状


目前,主流的视频编码器分为3个系列:H.26系列(H.264,H.265),VP系列(VP8,VP9),AVS系列(AVS1.0,AVS2.0)。
 
H.264 是目前公认的效率最高的的视频编码。它是由国际电信联盟通电信标准部 (ITU-T) 和国际标准化组织/国际电工委员会动态图像专家组 (ISO/IEC MPEG) 共同开发的一种视频压缩技术。它的另外一个名称是 MPEG-4 AVC。目前 H.264 被广泛的运用在蓝光电影、数字电视、卫星电视、网络媒体等领域。可以说 H.264 是目前被运用得最为广泛的视频编码。

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VP8,视频图像编解码器,是WebRTC视频引擎的默认的编解码器。适合实时通信应用场景,因为它主要是针对低延时而设计的编解码器。VP8 是类似于 H.264 的另一种视频编码,由 On2 公司开发。后来 Google 收购了 On2,因此 VP8 现在归 Google 所有。因为专利问题,VP8 没有采用一些特别的算法,使得其压缩效率效率略低于 H.264。
 
VP8和H.264是十几年前发明的标准,属于同一代技术。这两个标准处于发展成熟的阶段,编码效率、运算复杂度和功耗上都达到了比较好的均衡。技术和应用程度上,二者也略有区别,比如,硬件厂商对H.264的支持较广泛,而对VP8的支持就比较有限。

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VP9,开发始于2011年,是由 Google 开发的开放式、无版权费的视频编码标准,在开发初期曾经被命名为 Next Gen Open Video,VP9 也被视为是 VP8 的下一代视频编码标准。VP9的目标之一是在保证相同质量的情况下相对于VP8可以减少50%左右的码率,换句话说,相同的码率,VP9能比VP8画质有非常明显的提高。

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H.265 在 H.264 的基础上保留其中的部分技术,并对相关技术加以改进研发而成。新技术主要通过提升压缩效率、鲁棒性,提高错误恢复能力,减少实时时延、减少信道获取时间等方面,让视频编码达到效率更高。同时 H.265 可以实现利用 1~2Mbps 传输速度传送 720P 普通高清音视频。

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VP9和H.265,是最近5年制定的标准,是当前已经完成标准中压缩效率最高的。同样的,H.265是国际标准,VP9是Google目前主推的标准。就目前而言,H.265 在商业应用中更加广泛,多使用于安防、军政、企业等场景中,但由于其专利持有者过多,导致其商用费用过高,在推广中面临较大阻力。而 VP9 因其简易、实用的解决方案以及开发免费的特性在互联网应用场景中使用较多。总体来说,新一代编码器,编码效率能比上一代提高了30-50%,但是复杂度和功耗会比上一代大很多,所以纯软件编码实现的话有一定瓶颈,现有的技术下,还是需要依靠硬件编解码为主。
 
AVS是我国具备自主知识产权的第二代信源编码标准。目前,AVS1.0在第三世界国家中已有广泛应用。AVS2.0,属于与H.265和VP9同级的新一代标准。
 
编码器只是标准和语法,并没有限定应用场景。因此,在实际应用中,还要结合场景特点,来进行改进和深度优化。声网的视频编码器,针对实时音视频通信做了深度改进,更适应公共互联网的特点,实时性和质量上有很大提升。尤其是与网络的深度结合,同时兼顾对抗丢包和网络带宽的波动。







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