A videokódolás jelentése
Nagy tárhely az eredeti video adatokhoz. Az 1080P 7 s felbontású videókhoz 817 MB szükséges
Az eredeti video adatátvitel nagy sávszélességet foglal el, és a fenti 11 másodperces videó 7 Mbps sávszélességgel történő továbbítása 10 percet vesz igénybe
A H.264 kódolás és tömörítés után a videó mérete csak 708 k, a 10 Mbps sávszélességhez pedig csak 500 ms kell, ami megfelel a valós idejű átvitel igényeinek. Ezért a videokészítő érzékelőből gyűjtött eredeti videót kódolni kell.
Alapvető
Miért kódolható tehát egy hatalmas eredeti videó egy nagyon kicsi videóba? Mi a technológia ebben? Mielőtt a technológiáról beszélnénk, először meg kell határoznunk a videó fogalmát, amely folyamatos képek.
Az alapötlet a felesleges információk eltávolítása:
Térbeli redundancia: szoros összefüggés van a kép szomszédos képpontjai között
Időbeli redundancia: hasonló tartalom a videoszekvenciában lévő szomszédos képek között
Kódolási redundancia: a különböző pixelértékek eltérő valószínűséggel rendelkeznek
Vizuális redundancia: az emberi vizuális rendszer nem érzékeny bizonyos részletekre
Tudásredundancia: a rendszeresség felépítése előzetes ismeretekből és háttérismeretekből nyerhető el
A videó lényegében olyan képek sorozata, amelyeket folyamatosan és gyorsan játszanak le, így a videó tömörítésének legegyszerűbb módja az egyes képkockák tömörítése. Például a régebbi MJPEG kódolás az, hogy a videó minden képkockáját tömöríti. Ez a kódolási módszer Csak kereten belüli kódolás létezik, amely térbeli minta predikciót használ a kódoláshoz. A kép metafora az, hogy az egyes képkockákat képként kezelik, és a kép tömörítésére a JPEG kódolási formátumot használják. Ez a fajta kódolás csak a képen lévő redundáns információk tömörítését veszi figyelembe.
A keretek közötti időbeli korreláció miatt azonban olyan fejlett kódolókat fejlesztettek ki, amelyek képesek keretek közötti kódolást használni. Egyszerűen fogalmazva, a keret bizonyos területeit a keresési algoritmus segítségével választják ki, majd kiszámítják az aktuális keretet. Ez egy olyan kódolási forma, amely az elülső és a hátsó referenciakeretek közötti vektorkülönbséggel rendelkezik. A 2. ábra következő két egymást követő képkockáján láthatjuk, hogy a síelő előrefelé tolódik, de valójában a hójelenet hátrafelé tolódik, és a P keretre hivatkoznak. A keretek (I vagy más P keretek) kódolhatók, a méret kódolás után nagyon kicsi, és a tömörítési arány nagyon magas.
Referencia link erről a keret http://mp.weixin.qq.com/s/ox6MsWx71b-GFsZihaOwww
Néhány diákot érdekelhet, hogy ez a két kép hogyan jött létre. Itt van az elérni kívánt FFmpeg parancsok két sora. Az FFmpeg-ről további részletekért olvassa el a következő fejezeteket:
Az első sor mozgó vektorral készít videót
A második sor mindegyik keretet képként adja ki
Használja a parancsot
ffmpeg -flags2 + export_mvs -i tutu.mp4 -vf codecview = mv = pf + bf + bb tutudebug2.mp4
ffmpeg -i tutudebug2.mp4'tutunormal-% 03d.bmp '
A térbeli redundancia és az időbeli redundancia tömörítés mellett főként kódolási és vizuális tömörítés létezik. A következő a kódoló fő folyamatábrája:
A 3. és 4. ábra két folyamat. A 3. ábra kereten belüli kódolás, a 4. ábra keretközi kódolás. Az ábrán látható fő különbség az, hogy az első lépés más. Valójában ez a két folyamat is kombinálódik. Általánosságban elmondható, hogy az I keret és a P keret kereten belüli és keretközi kódolást használ.
Kódoló kiválasztása
Rendeztem a kódoló elvét és alapfolyamatát. A kódoló évtizedes fejlődésen ment keresztül. Kizárólag a kereten belüli kódolás támogatásáról fejlődött ki a H.265 és a VP9 által képviselt kódolók új generációja. Jelenleg néhány általános kódolót elemeznek, és eljutunk a kódolók világának felfedezéséhez.
H.264
Bevezetés
A H.264 / AVC projekt egy videostandart kíván létrehozni. A régi szabványhoz képest kiváló minőségű videókat képes biztosítani alacsonyabb sávszélességgel (más szavakkal, az MPEG-2, H.263 vagy MPEG-4 2. sávszélességének csak a felét vagy annál kevesebbet) anélkül, hogy túl sok tervezési bonyolultságot adna lehetetlen elérni, vagy a megvalósítás költsége túl magas. A másik cél az, hogy elegendő rugalmasságot biztosítsunk a különféle alkalmazásokban, hálózatokban és rendszerekben, ideértve a nagy és alacsony sávszélességet, a nagy és alacsony videofelbontásokat, a műsorszórást, a DVD tárolást, az RTP / IP hálózatokat és az ITU-T multimédiás telefonrendszereket.
A H.264 / AVC egy sor új funkciót tartalmaz, így nemcsak hatékonyabb, mint a korábbi kodekek, hanem különféle hálózati környezetek alkalmazásaiban is használható. Ez a technikai megalapozás teszi a H.264-et az online videotársaságok, köztük a YouTube által használt fő kodekké, de ennek használata nem túl egyszerű feladat. Elméletileg a H.264 használata sok pénzt igényel. Szabadalmi díjak.
Szabadalmi engedély
Az MPEG-2 első és második, valamint az MPEG-4 második részéhez hasonlóan a H.264 / AVC-t használó termékgyártóknak és szolgáltatóknak szabadalmi licencdíjat kell fizetniük a szabadalom birtokosainak. Ezen szabadalmi engedélyek fő forrása az MPEG-LA LLC nevű magánszervezet. Ennek a szervezetnek semmi köze az MPEG szabványosító szervezethez, de ez a szervezet kezeli az MPEG-2 első rendszerét, a második rész videót és az MPEG-4 első részét is. Kétrészes video- és egyéb technológiai szabadalmi licencek.
Más szabadalmi engedélyeket a VIA Licensing nevű másik magánszervezethez kell alkalmazni, amely az audio tömörítési szabványok, például az MPEG-2 AAC és az MPEG-4 Audio szabadalmi engedélyeit is kezeli.
A H.264 nyílt forráskódú megvalósítása
Az openh264 egy nyílt forráskódú H.264 kódoló program, amelyet a Cisco hajtott végre. Noha a H.264 magas szabadalmi díjat igényel, a szabadalmi díj évente korlátozott. Miután a Cisco kifizette az OpenH264 éves szabadalmi díját, az OpenH264 valóban ingyenes. Használja szabadon.
Az x264 egy videokódoló ingyenes szoftver, amelyet a GPL licencelt. Az x264 fő funkciója a H.264 / MPEG-4 AVC videokódolás végrehajtása, nem dekóderként.
Az összehasonlítás költségkérdésének kizárása:
Az openh264 processzorhasználata jóval alacsonyabb, mint az x264
Az openh264 csak az alapvonal, az x264 pedig több profilt támogat
HEVC / H.265
Bevezetés
A High Efficiency Video Coding (HEVC) egy videotömörítési szabvány (más néven H.265), amelyet az ITU-T H.264 / MPEG-4 AVC szabvány utódjának tekintenek. 2004-ben az ISO / IEC Mozgókép Szakértői Csoport (MPEG) és az ITU-T Videokódolás Szakértői Csoport (VCEG) kezdett fejlődni ISO / IEC 23008-2 MPEG-H 2. rész vagy ITU-T H.265 néven. A HEVC / H.265 videotömörítési szabvány első verzióját 13. április 2013-án a Nemzetközi Távközlési Unió (ITU-T) hivatalos szabványaként fogadták el. A HEVC-t nemcsak a videóminőség javításának, hanem a kétszeres elérésének is tekintik. a H.264 / MPEG-4 AVC tömörítési aránya (ami 50% -os bitsebesség-csökkenésnek felel meg ugyanazon képminőség mellett), és képes támogatni a 4K felbontást és akár az ultra-nagy felbontású TV-t (UHDTV) is, a legnagyobb felbontás érje el a 8192 × 4320 (8K felbontás).
Szabadalmi engedély
A HEVC megköveteli, hogy minden olyan tartalomgyártó, amely H.265 technológiát használ, beleértve az Apple-t, a YouTube-ot, a Netflix-et, a Facebook-ot és az Amazon-ot, fizesse meg tartalmi bevételeinek 0.5% -át technológia használati díjként. A teljes streaming média piac eléri a 100 milliárd dollárt évente, és továbbra is A növekedésben a 0.5% -os illeték mindenképpen óriási díj. És nem engedték el a berendezésgyártókat, amelyek között a TV-gyártóknak egységenként 1.5, a mobileszköz-gyártóknak 0.8 USD / egység szabadalmi díjat kell fizetniük. Még olyan gyártókat sem engedtek el, mint a Blu-ray készüléklejátszók, játékkonzolok és videomagnók, amelyeknek 1.1 dollárt kell fizetniük.
A H.265 / HEVC nyílt forráskódú megvalósítása
A libde265 HEVC-t a struktur cég biztosítja a nyílt forráskódú GNU Lesser General Public License (LGPL) licenc alatt, és a nézők a legjobb minőségű képeket élvezhetik lassabb internetsebességgel. A korábbi H.264 szabványon alapuló dekóderekhez képest a libde265 HEVC dekóder a teljes HD-tartalmat akár a közönség kétszeresére is növelheti, vagy 50% -kal csökkentheti a streaminghez szükséges sávszélességet.
Az x265-et a MulticoreWare fejlesztette ki, és a GPL-megállapodás alapján nyílt forráskódú.
VP8
Bevezetés
A VP8 egy nyílt videotömörítési formátum, amelyet először az On2 Technologies fejlesztett ki, majd a Google adott ki. Ugyanakkor a Google kiadta a VP8 kódolt megvalósítási könyvtárat: a libvpx-et is, amelyet BSD licencfeltételek formájában adtak ki, majd hozzáadta a szabadalom használatának jogát. Néhány érv után a VP8 engedélyezését végül nyílt forráskódú engedélyként megerősítették.
Jelenleg a VP8-at támogató webböngészők az Opera, a Firefox és a Chrome.
Szabadalmi engedély
2013 márciusában a Google megállapodást kötött az MPEG LA-val és 11 szabadalom birtokosával, hogy lehetővé tegye a Google számára, hogy megszerezze a VP8-at és a korábbi VPx-eket, valamint egyéb olyan kódolásokat, amelyek sérthetik a szabadalmakat. Ugyanakkor a Google a kapcsolódó szabadalmakat is ingyenesen engedélyezheti a VP8 felhasználók számára. , Ez a megállapodás a VPx kódolás következő generációjára is alkalmas. Eddig az MPEG LA felhagyott a VP8 szabadalmi központosított licencszövetség létrehozásával, és a VP8 felhasználói eldönthetik, hogy ezt a kódot ingyenesen használják-e, anélkül, hogy aggódnának az esetleges szabadalmi jogsértési jogdíjak miatt.
A VP8 nyílt forráskódú megvalósítása
A Libvpx az egyetlen nyílt forráskódú VP8-implementáció. Az On2 Technologies fejlesztette ki. Miután a Google megszerezte, megnyitotta a forráskódját. Az engedély nagyon laza és szabadon felhasználható.
VP9
Bevezetés
A VP9 fejlesztése 2011 harmadik negyedévében kezdődött. A cél a fájlméret 50% -os csökkentése az azonos képminőségű VP8 kódoláshoz képest. Egy másik cél a HEVC kódolás túllépése a kódolás hatékonyságában.
13. december 2012-án a Chromium böngésző támogatást adott a VP9 kódoláshoz. A Chrome böngésző 9. február 21-én kezdte támogatni a VP2013 kódolású videólejátszást.
A Google bejelentette, hogy 9. június 17-én befejezi a VP2013 kód fejlesztését, amikor a Chrome böngésző alapértelmezés szerint irányítja a VP9 kódot. 18. március 2014-án a Mozilla VP9 támogatást adott a Firefox böngészőhöz.
3. április 2015-án a Google kiadta a libvpx1.4.0 verziót, amely támogatást adott a 10 és 12 bites mélységhez, a 4: 2: 2 és 4: 4: 4 színmintavételezéshez, valamint a VP9 többmagos kódoláshoz / dekódoláshoz.
Szabadalmi engedély
A VP9 egy nyílt formátumú, jogdíjmentes videó kódolási formátum.
A VP9 nyílt forráskódú megvalósítása
A libvpx az egyetlen nyílt forráskódú VP9 implementáció, amelyet a Google fejlesztett és tart fenn. A kódok egy részét a VP8 és a VP9 osztja meg, a többi pedig a VP8 és a VP9 kodek megvalósításai.
A VP9 és a H.264, valamint a HEVC összehasonlítása
A HEVC és a H.264 összehasonlítása különböző felbontásokon
A H.264 / MPEG-4-hez képest a HEVC átlagos bitsebesség-csökkenése:
Látható, hogy a bitsebesség több mint 60% -kal csökkent
A HEVC (H.265) nagyobb előnnyel rendelkezik a bitsebesség-megtakarításban a VP9 és a H.264 esetében, 48.3% -ot, illetve 75.8% -ot spórolva ugyanazon PSNR alatt
A H.264-nek óriási előnye van az idő kódolásában. A VP9-hez és a HEVC-hez (H.265) képest a HEVC hatszorosa a VP6-nek, a VP9 pedig közel 9-szerese a H.40-nek.
