Značenje kodiranja video zapisa
Veliki prostor za pohranu izvornih video podataka, 1080P 7 s video zahtijeva 817 MB
Izvorni prijenos video podataka zauzima veliku širinu pojasa, a potrebno je 11 minuta za prijenos gore navedenog videozapisa od 7 s s propusnošću od 10 Mbps
Nakon H.264 kodiranja i kompresije, veličina videozapisa je samo 708 k, a propusnosti 10 Mbps potrebno je samo 500 ms, što može zadovoljiti potrebe prijenosa u stvarnom vremenu. Stoga izvorni videozapis prikupljen sa senzora za prikupljanje videozapisa mora biti video kodiran.
Osnovni
Pa zašto se onda ogroman originalni video može kodirati u vrlo mali video? Koja je tehnologija u tome? Prije razgovora o tehnologiji, prvo bismo trebali uspostaviti koncept videozapisa koji je kontinuirana slika.
Osnovna ideja je uklanjanje suvišnih podataka:
Prostorna suvišnost: postoji snažna korelacija između susjednih piksela slike
Privremena suvišnost: sličan sadržaj između susjednih slika u video slijedu
Kodiranje suvišnosti: različite vrijednosti piksela imaju različite vjerojatnosti
Vizualna suvišnost: ljudski vizualni sustav nije osjetljiv na određene detalje
Suvišnost znanja: struktura pravilnosti može se dobiti iz predznanja i pozadinskog znanja
Video je u osnovi niz slika koje se reproduciraju kontinuirano i brzo, pa je najlakši način komprimiranja videozapisa komprimirati svaki okvir slika. Na primjer, starije MJPEG kodiranje je komprimiranje svakog okvira slika u videozapisu. Ova metoda kodiranja Postoji samo kodiranje unutar okvira, koje koristi prostorno predviđanje uzorka za kodiranje. Metafora slike je tretirati svaki kadar kao sliku i koristiti JPEG format kodiranja za komprimiranje slike. Ova vrsta kodiranja uzima u obzir samo sažimanje suvišnih informacija na slici.
Međutim, zbog vremenske korelacije između okvira, razvijeni su neki napredni koderi koji mogu koristiti inter-frame kodiranje. Jednostavno rečeno, određena područja na okviru odabiru se algoritmom pretraživanja, a zatim se izračunava trenutni okvir. To je oblik kodiranja s vektorskom razlikom između prednjeg i stražnjeg referentnog okvira. Kroz sljedeća dva uzastopna okvira na slici 2 možemo vidjeti da se skijaš pomiče prema naprijed, ali zapravo se scena snijega pomiče prema natrag, a P okvir se odnosi na Okviri (I ili drugi P okviri) mogu se kodirati, veličina nakon kodiranja vrlo je mali, a omjer kompresije vrlo visok.
Referentna poveznica o okvir http://mp.weixin.qq.com/s/ox6MsWx71b-GFsZihaOwww
Neke će učenike možda zanimati kako su nastale ove dvije slike. Evo dva reda FFmpeg naredbi koje treba postići. Za više detalja o FFmpegu, molimo pogledajte sljedeća poglavlja:
Prvi redak generira video s pokretnim vektorom
Drugi redak svaki okvir daje kao sliku
Koristite naredbu
ffmpeg -flags2 + export_mvs -i tutu.mp4 -vf codecview = mv = pf + bf + bb tutudebug2.mp4
ffmpeg -i tutudebug2.mp4'tutorormal-% 03d.bmp '
Pored kompresije prostorne redundanse i vremenske redundancije, uglavnom postoje kompresija kodiranja i vizualna kompresija. Slijedi glavna shema toka kodera:
Slika 3 i slika 4 dva su procesa. Slika 3 je kodiranje unutar okvira, a slika 4 kodiranje između okvira. Glavna razlika koja se vidi sa slike je u tome što je prvi korak drugačiji. Zapravo su i ta dva procesa kombinirana. Općenito govoreći, I okvir i P okvir koriste kodiranje unutar okvira, odnosno kodiranje između okvira.
Odabir kodera
Riješio sam princip i osnovni postupak kodera. Davač je doživio desetljeća razvoja. Razvio se od samo podržavanja kodiranja unutar okvira do nove generacije kodera koje danas predstavljaju H.265 i VP9. Trenutno se analiziraju neki uobičajeni koderi, a mi ćemo vas odvesti u istraživanje svijeta enkodera.
H.264
Uvod
Projekt H.264 / AVC namjerava stvoriti video standard. U usporedbi sa starim standardom, može pružiti visokokvalitetni video pri nižoj širini pojasa (drugim riječima, samo polovina širine pojasa MPEG-2, H.263 ili MPEG-4, dio 2 ili manje), bez dodavanja previše složenosti dizajna. to je nemoguće postići ili su troškovi provedbe previsoki. Druga je svrha pružiti dovoljnu fleksibilnost za upotrebu u raznim aplikacijama, mrežama i sustavima, uključujući visoku i nisku širinu pojasa, visoke i niske razlučivosti video zapisa, emitiranje, pohranu DVD-a, RTP / IP mreže i sustav multimedijskih telefona ITU-T.
H.264 / AVC sadrži niz novih značajki, što ga čini ne samo učinkovitijim od prethodnih kodeka, već se također može koristiti u aplikacijama u raznim mrežnim okruženjima. Ova tehnička osnova čini H.264 glavnim kodekom koji koriste internetske video tvrtke, uključujući YouTube, ali njegova upotreba nije baš lak zadatak. U teoriji, upotreba H.264 zahtijeva mnogo novca. Naknade za patente.
Licenca patenta
Poput prvog i drugog dijela MPEG-2 i drugog dijela MPEG-4, proizvođači proizvoda i pružatelji usluga koji koriste H.264 / AVC moraju platiti naknade za licencu patentima nositeljima patenata. Glavni izvor ovih patentnih licenci je privatna organizacija nazvana MPEG-LA LLC. Ova organizacija nema nikakve veze s MPEG-ovom organizacijom za standardizaciju, ali također upravlja sustavom MPEG-2, prvi dio, drugi dio Video i MPEG-4, prvi dio. Dvodijelne licence za video i ostale tehnologije.
Ostale patentne licence trebaju se primijeniti na drugu privatnu organizaciju pod nazivom VIA Licensing, koja također upravlja patentnim licencama za standarde kompresije zvuka, kao što su MPEG-2 AAC i MPEG-4 Audio.
Implementacija H.264 otvorenog koda
openh264 je program za kodiranje H.264 otvorenog koda koji provodi Cisco. Iako H.264 zahtijeva visoku patentnu naknadu, postoji godišnja granica patentne naknade. Nakon što Cisco plati godišnju naknadu za patent za OpenH264, OpenH264 je zapravo besplatan. Slobodno ga koristite.
x264 je besplatni softver za video kodiranje licenciran pod GPL. Glavna funkcija x264 je izvođenje H.264 / MPEG-4 AVC video kodiranja, a ne kao dekoder.
Isključujući pitanje troškova za usporedbu:
Upotreba CPU-a openh264 mnogo je manja od one u x264
openh264 podržava samo osnovni profil, x264 podržava više profila
HEVC / H.265
Uvod
Kodiranje video zapisa visoke učinkovitosti (HEVC) standard je za video kompresiju (koji se naziva i H.265), a koji se smatra nasljednikom ITU-T H.264 / MPEG-4 AVC standarda. 2004. godine ISO / IEC skupina stručnjaka za pokretne slike (MPEG) i ITU-T grupa stručnjaka za video kodiranje (VCEG) započele su razvoj kao ISO / IEC 23008-2 MPEG-H 2. dio ili ITU-T H.265. Prva verzija standarda za kompresiju videozapisa HEVC / H.265 prihvaćena je kao službeni standard Međunarodne telekomunikacijske unije (ITU-T) 13. travnja 2013. HEVC se smatra ne samo za poboljšanje kvalitete video zapisa, već i za postizanje dva puta stopa kompresije H.264 / MPEG-4 AVC (ekvivalentno smanjenju brzine prijenosa od 50% pri istoj kvaliteti slike), a može podržavati 4K razlučivost, pa čak i televizor ultra visoke rezolucije (UHDTV), najviša razlučivost dosegnu 8192 × 4320 (razlučivost 8K).
Licenca patenta
HEVC zahtijeva od svih proizvođača sadržaja koji koriste tehnologiju H.265, uključujući Apple, YouTube, Netflix, Facebook i Amazon, da plaćaju 0.5% prihoda od sadržaja kao naknadu za korištenje tehnologije. Cjelokupno tržište streaming medija doseže oko 100 milijardi američkih dolara svake godine i nastavlja se. U rastu, namet od 0.5% definitivno je ogromna naknada. I nisu pustili proizvođače opreme, među kojima proizvođači televizora trebaju platiti 1.5 američkih dolara po jedinici, a proizvođači mobilnih uređaja 0.8 američkih dolara po jedinici u obliku naknade za patent. Nisu pustili ni proizvođače kao što su uređaji za reprodukciju Blu-ray uređaja, igraće konzole i video rekorderi, koji svaki moraju platiti 1.1 USD.
Implementacija H.265 / HEVC otvorenog koda
libde265 HEVC pruža tvrtka struktur pod licencom otvorenog koda GNU Lesser General Public License (LGPL), a gledatelji mogu uživati u najkvalitetnijim slikama pri sporijim internetskim brzinama. U usporedbi s prethodnim dekoderima na temelju H.264 standarda, libde265 HEVC dekoder može donijeti vaš puni HD sadržaj do dvostruko više od publike ili smanjiti propusnost potrebnu za streaming za 50%.
x265 je razvio MulticoreWare i otvoren je prema GPL ugovoru.
VP8
Uvod
VP8 je otvoreni format kompresije video zapisa koji je prvo razvio On2 Technologies, a zatim ga je objavio Google. Istodobno, Google je također objavio biblioteku implementacije kodiranu VP8: libvpx, koja je objavljena u obliku BSD licencnih uvjeta, a naknadno je dodala pravo na upotrebu patenta. Nakon nekih argumenata, autorizacija VP8 konačno je potvrđena kao autorizacija otvorenog koda.
Trenutno su web preglednici koji podržavaju VP8 Opera, Firefox i Chrome.
Licenca patenta
U ožujku 2013. Google je postigao sporazum s MPEG LA i 11 vlasnika patenata da Googleu omogući dobivanje VP8 i njegovih prethodnih VPx te drugih kodiranja koja mogu biti povrijeđena u patentima. Istodobno, Google također može besplatno odobriti povezane patente korisnicima VP8. , Ovaj je ugovor također pogodan za sljedeću generaciju VPx kodiranja. Do sada je MPEG LA odustao od uspostavljanja saveza za centralizirano licenciranje VP8, a korisnici VP8 moći će odlučiti da će ovaj kôd koristiti besplatno, ne brinući se o mogućim honorarima za kršenje patenata.
Open source implementacija VP8
Libvpx je jedina implementacija VP8 s otvorenim kodom. Razvio ga je On2 Technologies. Nakon što ga je Google nabavio, otvorio je izvorni kod. Licenca je vrlo labava i može se slobodno koristiti.
VP9
Uvod
Razvoj VP9 započeo je u trećem tromjesečju 2011. Cilj je smanjiti veličinu datoteke za 50% u usporedbi s VP8 kodiranjem pod istom kvalitetom slike. Drugi je cilj nadmašiti HEVC kodiranje u učinkovitosti kodiranja.
13. prosinca 2012. preglednik Chromium dodao je podršku za VP9 kodiranje. Preglednik Chrome počeo je podržavati reprodukciju video zapisa kodiranu VP9 21. veljače 2013.
Google je najavio da će dovršiti razvoj VP9 koda 17. lipnja 2013, kada će preglednik Chrome prema zadanim postavkama voditi VP9 kôd. 18. ožujka 2014. Mozilla je dodala podršku za VP9 pregledniku Firefox.
Google je 3. travnja 2015. objavio libvpx1.4.0, koji je dodao podršku za 10-bitnu i 12-bitnu dubinu bita, 4: 2: 2 i 4: 4: 4 uzorkovanje kroma i VP9 višejezgreno kodiranje / dekodiranje.
Licenca patenta
VP9 je format kodiranja video zapisa bez autorskih prava.
Open source implementacija VP9
libvpx je jedina implementacija VP9 otvorenog koda, koju je razvio i održavao Google. Neke kodove dijele VP8 i VP9, a ostatak su implementacije kodeka VP8 i VP9.
Usporedba VP9 i H.264 i HEVC
Usporedba HEVC i H.264 na različitim rezolucijama
U usporedbi s H.264 / MPEG-4, prosječno smanjenje brzine prijenosa HEVC iznosi:
Vidljivo je da je brzina prijenosa pala za više od 60%
HEVC (H.265) ima veću prednost u uštedi brzine prijenosa za VP9 i H.264, štedeći 48.3% odnosno 75.8% pod istim PSNR-om
H.264 ima veliku prednost u kodiranju vremena. U usporedbi s VP9 i HEVC (H.265), HEVC je 6 puta veći od VP9, a VP9 gotovo je 40 puta veći od H.264.
