Videokodeerimise tähendus
Originaalsete videoandmete jaoks on suur salvestusruum, 1080P 7 s video vajab 817 MB
Algne videoandmete edastamine võtab suure ribalaiuse ja ülaltoodud 11 s video edastamine ribalaiusega 7 Mbps võtab 10 minutit
Pärast H.264 kodeerimist ja tihendamist on video suurus ainult 708 k ja 10 Mbps ribalaius vajab ainult 500 ms, mis vastab reaalajas edastamise vajadustele. Seetõttu peab video hankimise andurilt kogutud algne video olema video kodeeritud.
Põhiline
Miks saab tohutu originaalvideo kodeerida väga väikeseks videoks? Mis on selle tehnoloogia? Enne tehnoloogiast rääkimist peaksime kõigepealt kehtestama video kontseptsiooni, mis on pidevad pildid.
Põhiidee on üleliigse teabe eemaldamine:
Ruumiline üleliigsus: pildi külgnevate pikslite vahel on tugev seos
Ajaline üleliigsus: videojadas olevate piltide sarnane sisu
Kodeerimise üleliigsus: erinevatel piksliväärtustel on erinev tõenäosus
Visuaalne koondamine: inimese visuaalne süsteem ei ole teatud detailide suhtes tundlik
Teadmiste koondamine: regulaarsuse struktuuri saab eelteadmistest ja taustateadmistest
Video on sisuliselt piltide jada, mida mängitakse pidevalt ja kiiresti, nii et lihtsaim viis videot tihendada on iga pildiraami tihendamine. Näiteks vanem MJPEG-kodeering on video iga pildiraami tihendamine. See kodeerimismeetod On olemas ainult kaadrisisene kodeerimine, mis kasutab koodimiseks ruumilist näidisennustust. Kujutise metafoor seisneb selles, et iga kaadrit käsitletakse pildina ja pildi tihendamiseks kasutatakse JPEG-kodeerimisvormingut. Selline kodeerimine arvestab ainult üleliigse teabe tihendamist pildil.
Kuid kaadrite vahelise ajakorrelatsiooni tõttu on välja töötatud mõned täiustatud kooderid, mis saavad kasutada kaadritevahelist kodeerimist. Lihtsamalt öeldes valitakse otsimisalgoritmi kaudu raami teatud alad ja seejärel arvutatakse praegune kaader. See on kodeerimise vorm, mille vektor erinevus on esi- ja tagumise võrdlusraami vahel. Järgmise kahe järjestikuse kaadri kaudu joonisel 2 näeme, et suusataja nihkub edasi, kuid tegelikult nihkub lumestseen tagasi ja P-kaadrile viidatakse. Raame (I või muid P-kaadreid) saab kodeerida, suurus pärast kodeerimist on väga väike ja tihendusaste on väga kõrge.
Viitelink umbes raam http://mp.weixin.qq.com/s/ox6MsWx71b-GFsZihaOwww
Mõnele õpilasele võib huvi pakkuda, kuidas need kaks pilti pärinevad. Siin on kaks FFmpegi käskude rida saavutamiseks. Lisateavet FFmpegi kohta leiate järgmistest peatükkidest:
Esimene rida genereerib liikuva vektoriga video
Teine rida väljastab iga kaadri pildina
Kasutage käsku
ffmpeg -flags2 + export_mvs -i tutu.mp4 -vf koodekivaade = mv = pf + bf + bb tutudebug2.mp4
ffmpeg -i tutudebug2.mp4'tutunormal-% 03d.bmp '
Lisaks ruumilisele üleliigsusele ja ajalisele üleliigsusele pakutakse peamiselt kodeerivat tihendamist ja visuaalset tihendamist. Järgmine on kodeerija peamine vooskeem:
Joonised 3 ja 4 on kaks protsessi. Joonis 3 on kaadrisisene kodeerimine ja joonis 4 on kaadritevaheline kodeerimine. Jooniselt nähtav peamine erinevus on see, et esimene samm on erinev. Tegelikult on need kaks protsessi ka ühendatud. Üldiselt kasutavad I kaader ja P kaader vastavalt kaadrisisest kodeerimist ja kaadritevahelist kodeerimist.
Kodeerija valik
Olen kodeerija põhimõtted ja põhiprotsessi korda teinud. Kodeerija on aastakümneid arenenud. See on tänapäeval arenenud ainult kaadrisisese kodeerimise toetamisest uue põlvkonna kodeerijateni, mida esindavad H.265 ja VP9. Praegu analüüsitakse mõningaid levinud koodereid ja me juhatame teid kooderite maailma uurima.
H.264
Sissejuhatus
Projekt H.264 / AVC kavatseb luua videostandardi. Vana standardiga võrreldes suudab see pakkuda kvaliteetset videot väiksema ribalaiusega (teisisõnu, ainult pool MPEG-2, H.263 või MPEG-4 2. osa ribalaiusest või vähem) ilma liigset keerukust lisamata seda on võimatu saavutada või rakendamise hind on liiga kõrge. Teine eesmärk on tagada piisav paindlikkus, mida saab kasutada erinevates rakendustes, võrkudes ja süsteemides, sealhulgas suur ja väike ribalaius, kõrge ja madal video eraldusvõime, ringhääling, DVD-salvestus, RTP / IP-võrgud ja ITU-T multimeediumitelefonide süsteem.
H.264 / AVC sisaldab rida uusi funktsioone, mis muudab selle mitte ainult tõhusamaks kui eelmised koodekid, vaid seda saab kasutada ka rakendustes erinevates võrgukeskkondades. See tehniline alus muudab H.264-st peamise kodeki, mida kasutavad veebivideoettevõtted, sealhulgas YouTube, kuid selle kasutamine pole eriti lihtne ülesanne. Teoreetiliselt nõuab H.264 kasutamine palju raha. Patenditasud.
Patendilitsents
Nagu MPEG-2 esimene ja teine osa ning MPEG-4 teine osa, peavad ka tootetootjad ja teenusepakkujad, kes kasutavad H.264 / AVC-d, maksma patendiomanikele patendilitsentsitasusid. Nende patendilitsentside peamine allikas on eraõiguslik organisatsioon nimega MPEG-LA LLC. Sellel organisatsioonil pole midagi pistmist MPEG-standardiorganisatsiooniga, kuid see organisatsioon haldab ka MPEG-2 esimese osa süsteemi, teise osa videot ja MPEG-4 esimest osa. Kaheosalised video- ja muu tehnoloogia patendilitsentsid.
Teised patendilitsentsid peavad kehtima teisele eraõiguslikule organisatsioonile nimega VIA Licensing, mis haldab ka heli tihendamise standardite nagu MPEG-2 AAC ja MPEG-4 Audio patendilitsentse.
H.264 avatud lähtekoodiga juurutamine
openh264 on Cisco juurutatud avatud lähtekoodiga H.264 kodeerimisprogramm. Ehkki H.264 nõuab kõrget patenditasu, on patenditasul aastane piirmäär. Pärast seda, kui Cisco maksab OpenH264 eest aastase patenditasu, on OpenH264 tegelikult tasuta. Kasutage seda vabalt.
x264 on videokodeerimise tasuta tarkvara, millele on litsentsitud GPL. X264 põhiülesanne on H.264 / MPEG-4 AVC videokodeerimine, mitte dekoodrina.
Välja arvatud kulude küsimus võrdluseks:
Openh264 protsessori kasutamine on palju väiksem kui x264
openh264 toetab ainult põhiprofiili, x264 toetab rohkem profiile
HEVC / H.265
Sissejuhatus
Kõrgefektiivne videokodeerimine (HEVC) on videotihenduse standard (nimetatakse ka H.265), mida peetakse standardi ITU-T H.264 / MPEG-4 järeltulijaks. 2004. aastal hakkasid ISO / IEC liikuvate piltide ekspertrühm (MPEG) ja ITU-T videokodeerimise ekspertrühm (VCEG) arenema kui ISO / IEC 23008-2 MPEG-H 2. osa või ITU-T H.265. HEVC / H.265 videotihendusstandardi esimene versioon tunnistati Rahvusvahelise Telekommunikatsiooniliidu (ITU-T) ametlikuks standardiks 13. aprillil 2013. HEVC-d ei peeta mitte ainult videokvaliteedi parandamiseks, vaid ka kahekordseks saavutamiseks. H.264 / MPEG-4 AVC tihendusmäär (mis vastab sama pildikvaliteedi korral 50% bittikiiruse vähenemisele) ning suudab toetada 4K eraldusvõimet ja isegi üliteravlahutusega televiisorit (UHDTV). jõudma 8192 × 4320 (8K eraldusvõime).
Patendilitsents
HEVC nõuab, et kõik sisutootjad, kes kasutavad H.265 tehnoloogiat, sealhulgas Apple, YouTube, Netflix, Facebook ja Amazon, maksaksid 0.5% oma sisutulust tehnoloogia kasutustasuna. Kogu voogesituse meediaturg ulatub igal aastal umbes 100 miljardi USA dollarini ja see jätkub. Kasvus on 0.5-protsendiline maks kindlasti tohutu tasu. Ja nad ei ole lahti lasknud seadmetootjaid, kelle hulgas peavad teleritootjad maksma patenditasuna 1.5 USA dollarit ja mobiilseadmete tootjad 0.8 USA dollarit ühiku kohta. Nad pole isegi lahti lasknud sellistest tootjatest nagu Blu-ray seadmete mängijad, mängukonsoolid ja videomagnetofonid, kes peavad maksma kumbki 1.1 dollarit.
H.265 / HEVC avatud lähtekoodiga juurutamine
libde265 HEVC pakub struktuurifirma avatud lähtekoodiga litsentsi GNU Lesser General Public License (LGPL) alusel ja vaatajad saavad nautida kõrgeima kvaliteediga pilte aeglasema Interneti-kiirusega. Võrreldes varasemate H.264 standardil põhinevate dekoodritega võib libde265 HEVC dekooder tuua teie täis-HD-sisu kuni kahekordse publikuni või vähendada voogesituse jaoks vajalikku ribalaiust 50%.
x265 on välja töötanud MulticoreWare ja see on avatud GPL-lepingu alusel.
VP8
Sissejuhatus
VP8 on avatud videotihendusformaat, mille arendas esmalt välja On2 Technologies ja seejärel lasi välja Google. Samal ajal andis Google välja ka VP8 kodeeritud rakendusteegi: libvpx, mis anti välja BSD litsentsitingimuste kujul, ning lisas seejärel patendi kasutamise õiguse. Pärast mõningaid argumente kinnitati VP8 autoriseerimine lõpuks avatud lähtekoodiga volituseks.
Praegu on VP8 toetavad veebibrauserid Opera, Firefox ja Chrome.
Patendilitsents
2013. aasta märtsis jõudis Google MPEG LA ja 11 patendiomanikuga kokkuleppele, et Google saaks hankida VP8 ja selle varasemad VPx-d ning muud kodeeringud, mida patentidega võidakse rikkuda. Samal ajal saab Google ka seotud patentide tasuta autoriseerimise VP8 kasutajatele. , See leping sobib ka järgmise põlvkonna VPx-kodeeringuks. Siiani on MPEG LA loobunud VP8 patendi tsentraliseeritud litsentsimisliidu loomisest ja VP8 kasutajad saavad otsustada selle koodi tasuta kasutada, muretsemata võimalike patendirikkumiste honoraride pärast.
VP8 avatud lähtekoodiga juurutamine
Libvpx on ainus VP8 avatud lähtekoodiga juurutus. Selle töötas välja On2 Technologies. Pärast Google'i omandamist avas ta lähtekoodi. Litsents on väga vaba ja seda saab vabalt kasutada.
VP9
Sissejuhatus
VP9 arendamine algas 2011. aasta kolmandas kvartalis. Eesmärk on vähendada faili suurust 50% võrreldes VP8 kodeeringuga sama pildikvaliteedi all. Teine eesmärk on kodeerimise efektiivsuses ületada HEVC kodeeringut.
13. detsembril 2012 lisas Chromiumi brauser VP9-kodeeringu toe. Chrome'i brauser hakkas VP9 kodeeritud video taasesitust toetama 21. veebruaril 2013.
Google teatas, et viib VP9-koodi väljatöötamise lõpule 17. juunil 2013, kui Chrome'i brauser juhendab VP9-koodi vaikimisi. 18. märtsil 2014 lisas Mozilla Firefoxi brauserisse VP9 toe.
3. aprillil 2015 andis Google välja libvpx1.4.0, mis lisas 10-bitise ja 12-bitise sügavuse, 4: 2: 2 ja 4: 4: 4 kroomi proovivõtmise ning VP9 mitme tuumaga kodeerimise / dekodeerimise toe.
Patendilitsents
VP9 on avatud vormingus tasuta autorikoodide vorming.
VP9 avatud lähtekoodiga juurutamine
libvpx on ainus VP9 avatud lähtekoodiga juurutus, mille on välja töötanud ja hooldanud Google. Mõnda koodi jagavad VP8 ja VP9 ning ülejäänud on vastavalt VP8 ja VP9 koodeki rakendused.
VP9 ja H.264 ning HEVC võrdlus
HEVC ja H.264 võrdlus erinevatel resolutsioonidel
Võrreldes H.264 / MPEG-4-ga on HEVC keskmine bitikiiruse vähenemine järgmine:
On näha, et bitikiirus on langenud üle 60%
HEVC-l (H.265) on suurem eelis VP9 ja H.264 bitikiiruse säästmisel, säästes sama PSNR-i korral vastavalt 48.3% ja 75.8%
H.264-l on aja kodeerimisel tohutu eelis. Võrreldes VP9 ja HEVC (H.265), on HEVC kuus korda suurem kui VP6 ja VP9 on ligi 9 korda suurem H.40 omast.
