Значението на видео кодирането
Голямо място за съхранение на оригинални видео данни, 1080P 7 s видео изисква 817 MB
Оригиналното предаване на видео данни заема широка честотна лента и отнема 11 минути за предаване на горепосоченото 7 s видео с честотна лента от 10 Mbps
След кодирането и компресията на H.264, размерът на видеото е само 708 k, а честотната лента от 10 Mbps се нуждае само от 500 ms, което може да отговори на нуждите от предаване в реално време. Следователно оригиналното видео, събрано от сензора за придобиване на видео, трябва да бъде видео кодирано.
Основен
И така, защо огромно оригинално видео може да бъде кодирано в много малко видео? Каква е технологията в това? Преди да говорим за технология, първо трябва да установим концепцията за видео, което е непрекъсната картина.
Основната идея е да се премахне излишната информация:
Пространствена излишък: има силна корелация между съседните пиксели на картината
Временна излишък: подобно съдържание между съседни снимки във видеопоредица
Кодиране на излишък: различните стойности на пикселите имат различни вероятности
Зрителна излишък: човешката зрителна система не е чувствителна към определени детайли
Излишък на знанието: структурата на редовността може да бъде получена от предварителни знания и основни знания
По същество видеото представлява поредица от снимки, които се възпроизвеждат непрекъснато и бързо, така че най-лесният начин за компресиране на видео е компресирането на всеки кадър от снимки. Например по-старото MJPEG кодиране е да компресира всеки кадър от снимки във видеото. Този метод на кодиране Съществува само вътрешнокадрово кодиране, което използва предвиждане на пространствена извадка за кодиране. Метафората на изображението е да третира всеки кадър като картина и да използва JPEG формат за кодиране, за да компресира картината. Този вид кодиране отчита само компресирането на излишна информация в картина.
Поради корелацията на времето между кадрите обаче са разработени някои усъвършенствани енкодери, които могат да използват междукадрово кодиране. Най-просто казано, определени области на кадъра се избират чрез алгоритъма за търсене и след това се изчислява текущият кадър. Чрез следващите два последователни кадъра на Фигура 2, можем да видим, че скиорът се премества напред, но всъщност снежната сцена се измества назад и Р кадърът е референтен Рамки (I или други P кадри) могат да бъдат кодирани, размерът след кодирането е много малък, а степента на компресия е много висока.
Справочна връзка за рамката http://mp.weixin.qq.com/s/ox6MsWx71b-GFsZihaOwww
Някои ученици може да се интересуват как са дошли тези две снимки. Ето два реда команди FFmpeg, които трябва да постигнете. За повече подробности относно FFmpeg, моля, вижте следните глави:
Първият ред генерира видео с движещ се вектор
Вторият ред извежда всеки кадър като картина
Използвайте командата
ffmpeg -flags2 + export_mvs -i tutu.mp4 -vf codecview = mv = pf + bf + bb tutudebug2.mp4
ffmpeg -i tutudebug2.mp4'tutorormal-% 03d.bmp '
В допълнение към пространствената излишък и компресиране на излишък във времето, има главно компресиране на кодиране и визуална компресия. По-долу е основната схема на енкодера:
Фигура 3 и Фигура 4 са два процеса. Фигура 3 е вътрешнокадрово кодиране, а Фигура 4 е междукадрово кодиране. Основната разлика, която се вижда от фигурата, е, че първата стъпка е различна. Всъщност тези два процеса също са комбинирани. Най-общо казано, I frame и P frame използват съответно вътрешнокадрово кодиране и междукадрово кодиране.
Избор на енкодер
Подредих принципа и основния процес на енкодера. Енкодерът е преживял десетилетия на развитие. Той еволюира от само поддържащо вътрешнокадрово кодиране до новото поколение кодери, представени от H.265 и VP9 днес. Понастоящем се анализират някои често срещани енкодери и ние ще ви отведем да изследвате света на енкодерите.
H.264
Въведение
Проектът H.264 / AVC възнамерява да създаде видео стандарт. В сравнение със стария стандарт, той може да осигури висококачествено видео с по-ниска честотна лента (с други думи, само половината от честотната лента на MPEG-2, H.263 или MPEG-4, част 2 или по-малко), без да добавя твърде много сложна конструкция. невъзможно е да се постигне или разходите за изпълнение са твърде високи. Друга цел е да се осигури достатъчна гъвкавост, която да се използва в различни приложения, мрежи и системи, включително висока и ниска честотна лента, висока и ниска видеоразделителна способност, излъчване, DVD съхранение, RTP / IP мрежи и система за мултимедийни телефони ITU-T.
H.264 / AVC съдържа серия от нови функции, което го прави не само по-ефективен от предишните кодеци, но също така може да се използва в приложения в различни мрежови среди. Тази техническа основа прави H.264 да се превърне в основния кодек, използван от онлайн видео компании, включително YouTube, но използването му не е много лесна задача. На теория използването на H.264 изисква много пари. Патентни такси.
Лиценз за патент
Подобно на първата и втората част на MPEG-2 и втората част на MPEG-4, производителите на продукти и доставчиците на услуги, които използват H.264 / AVC, трябва да плащат такси за патентни лицензи на притежателите на патенти. Основният източник на тези патентни лицензи е частна организация, наречена MPEG-LA LLC. Тази организация няма нищо общо с организацията за стандартизация MPEG, но тази организация управлява също системата MPEG-2, част първа, видео втора част и MPEG-4 част първа. Лицензи за видео от две части и други технологии.
Други патентни лицензи трябва да кандидатстват за друга частна организация, наречена VIA Licensing, която също управлява патентни лицензи за стандарти за аудио компресия като MPEG-2 AAC и MPEG-4 Audio.
Внедряване на H.264 с отворен код
openh264 е програма за кодиране с отворен код H.264, внедрена от Cisco. Въпреки че H.264 изисква висока патентна такса, има годишен лимит за патентната такса. След като Cisco плати годишната патентна такса за OpenH264, OpenH264 всъщност е безплатен. Използвайте го свободно.
x264 е безплатен софтуер за видео кодиране, лицензиран под GPL. Основната функция на x264 е да изпълнява H.264 / MPEG-4 AVC видео кодиране, а не като декодер.
С изключение на въпроса за разходите за сравнение:
Използването на процесора на openh264 е много по-ниско от това на x264
openh264 поддържа само базови профили, x264 поддържа повече профили
HEVC / H.265
Въведение
Високоефективното видео кодиране (HEVC) е стандарт за видео компресия (наричан още H.265), който се счита за наследник на стандарта ITU-T H.264 / MPEG-4 AVC. През 2004 г. ISO / IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) и ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) започнаха да се развиват като ISO / IEC 23008-2 MPEG-H Част 2 или ITU-T H.265. Първата версия на стандарта за компресия на видео HEVC / H.265 беше приета като официален стандарт на Международния съюз за далекосъобщения (ITU-T) на 13 април 2013 г. HEVC се счита не само за подобряване на качеството на видеото, но и за постигане на два пъти степента на компресия на H.264 / MPEG-4 AVC (еквивалентно на 50% намаляване на скоростта на предаване при същото качество на картината) и може да поддържа 4K резолюция и дори телевизор с ултра висока разделителна способност (UHDTV), най-високата резолюция може достигнете 8192 × 4320 (8K резолюция).
Лиценз за патент
HEVC изисква всички производители на съдържание, които използват технологията H.265, включително Apple, YouTube, Netflix, Facebook и Amazon, да плащат 0.5% от приходите си от съдържание като такса за използване на технология. Целият пазар на стрийминг медии достига около 100 милиарда щатски долара всяка година и продължава да расте. Нарастването на таксата от 0.5% определено е огромна такса. И те не са пуснали производителите на оборудване, сред които производителите на телевизори трябва да платят 1.5 щатски долара за единица, а производителите на мобилни устройства 0.8 щатски долара за единица като патентни такси. Те дори не са пуснали производители като плейъри на Blu-ray устройства, игрови конзоли и видео рекордери, които трябва да платят по 1.1 долара.
Внедряване на H.265 / HEVC с отворен код
libde265 HEVC се предоставя от struktur company под лиценза с отворен код GNU Lesser General Public License (LGPL) и зрителите могат да се наслаждават на изображения с най-високо качество при по-ниска скорост в интернет. В сравнение с предишните декодери, базирани на стандарта H.264, декодерът libde265 HEVC може да донесе вашето пълно HD съдържание до два пъти повече от аудиторията или да намали честотната лента, необходима за стрийминг, с 50%.
x265 е разработен от MulticoreWare и е с отворен код съгласно споразумението GPL.
VP8
Въведение
VP8 е отворен формат за компресиране на видео, който първо е разработен от On2 Technologies и след това е пуснат от Google. В същото време Google пусна и VP8 кодирана библиотека за изпълнение: libvpx, която беше издадена под формата на лицензионни условия на BSD, и впоследствие добави правото да използва патента. След някои аргументи, упълномощаването на VP8 най-накрая беше потвърдено като оторизация с отворен код.
В момента уеб браузърите, които поддържат VP8, са Opera, Firefox и Chrome.
Лиценз за патент
През март 2013 г. Google постигна споразумение с MPEG LA и 11 притежатели на патенти, за да позволи на Google да получи VP8 и предишните си VPx и други кодировки, които могат да бъдат нарушени върху патентите. В същото време Google може също да разреши безплатно свързани патенти на потребители на VP8. , Това споразумение е подходящо и за следващото поколение VPx кодиране. Досега MPEG LA се отказа от създаването на алианс за централизирано лицензиране на VP8 и потребителите на VP8 ще могат да решат да използват този код безплатно, без да се притесняват за евентуални възнаграждения за нарушаване на патент.
Внедряване на VP8 с отворен код
Libvpx е единствената реализация на VP8 с отворен код. Той е разработен от On2 Technologies. След като Google го придоби, той отвори изходния си код. Лицензът е много свободен и може да се използва свободно.
VP9
Въведение
Разработването на VP9 започна през третото тримесечие на 2011 г. Целта е да се намали размерът на файла с 50% в сравнение с VP8 кодирането при същото качество на изображението. Друга цел е да се надмине HEVC кодирането в ефективността на кодирането.
На 13 декември 2012 г. браузърът Chromium добави поддръжка за кодиране VP9. Браузърът Chrome започна да поддържа възпроизвеждане на видео, кодирано от VP9, на 21 февруари 2013 г.
Google обяви, че ще завърши разработването на VP9 кода на 17 юни 2013 г., когато браузърът Chrome ще ръководи VP9 кода по подразбиране. На 18 март 2014 г. Mozilla добави поддръжка на VP9 към браузъра Firefox.
На 3 април 2015 г. Google пусна libvpx1.4.0, който добави поддръжка за 10-битова и 12-битова битова дълбочина, 4: 2: 2 и 4: 4: 4 вземане на проби от цветност и VP9 многоядрено кодиране / декодиране.
Лиценз за патент
VP9 е отворен формат, формат за кодиране на видео без роялти.
Внедряване на VP9 с отворен код
libvpx е единствената реализация на VP9 с отворен код, разработена и поддържана от Google. Някои от кодовете се споделят от VP8 и VP9, а останалите са изпълненията на кодеци на VP8 и VP9 съответно.
Сравнение на VP9 и H.264 и HEVC
Сравнение на HEVC и H.264 при различни резолюции
В сравнение с H.264 / MPEG-4, средното намаляване на скоростта на предаване на HEVC е:
Вижда се, че битрейтът е спаднал с повече от 60%
HEVC (H.265) има по-голямо предимство при спестяване на битрейт за VP9 и H.264, спестявайки съответно 48.3% и 75.8% при същия PSNR
H.264 има огромно предимство при кодиране на времето. В сравнение с VP9 и HEVC (H.265), HEVC е 6 пъти повече от VP9, а VP9 е близо 40 пъти повече от H.264.
