Значэнне кадавання відэа
Вялікая прастора для захоўвання арыгінальных відэаданых, відэа 1080P 7 с патрабуе 817 МБ
Арыгінальная перадача відэаданых займае вялікую прапускную здольнасць, і для перадачы вышэйапісанага відэа з раздзелам 11 с з прапускной здольнасцю 7 Мбіт / с патрабуецца 10 хвілін
Пасля кадавання і сціскання H.264 памер відэа складае ўсяго 708 тыс., А прапускная здольнасць 10 Мбіт / с патрабуе ўсяго 500 мс, што можа задаволіць патрэбы перадачы ў рэжыме рэальнага часу. Такім чынам, арыгінальнае відэа, сабранае з датчыка відэазапісу, павінна быць закадзіравана ў відэа.
Фундаментальны
Дык чаму велізарнае арыгінальнае відэа можна закадзіраваць у вельмі маленькае відэа? Якая ў гэтым тэхналогія? Перш чым гаварыць пра тэхналогіі, мы павінны спачатку ўстанавіць паняцце відэа, якое ўяўляе сабой бесперапынныя выявы.
Асноўная ідэя складаецца ў выдаленні залішняй інфармацыі:
Прасторавая празмернасць: існуе моцная карэляцыя паміж суседнімі пікселямі выявы
Часавая залішнясць: падобны змест паміж суседнімі малюнкамі ў відэашэрагу
Кадаванне празмернасці: розныя значэнні пікселяў маюць розныя верагоднасці
Візуальная залішнясць: глядзельная сістэма чалавека не адчувальная да пэўных дэталяў
Празмернасць ведаў: структура заканамернасці можа быць атрымана з папярэдніх ведаў і папярэдніх ведаў
Відэа - гэта, па сутнасці, серыя здымкаў, якія прайграваюцца бесперапынна і хутка, таму самы просты спосаб сціснуць відэа - сціснуць кожны кадр здымкаў. Напрыклад, старая кадыроўка MJPEG - гэта сцісканне кожнага кадра выяваў у відэа. Гэты метад кадавання Існуе толькі ўнутрыкадравае кадаванне, якое выкарыстоўвае прасторавае прагназаванне выбаркі для кадавання. Метафара выявы заключаецца ў тым, каб разглядаць кожны кадр як выяву і выкарыстоўваць фармат кадавання JPEG для сціскання выявы. Гэты від кадавання ўлічвае толькі сціск залішняй інфармацыі ў малюнку.
Аднак з-за часовай карэляцыі паміж кадрамі былі распрацаваны некаторыя дасканалыя кадавальнікі, якія могуць выкарыстоўваць міжкадравае кадаванне. Прасцей кажучы, пэўныя вобласці на кадры выбіраюцца з дапамогай алгарытму пошуку, а затым вылічваецца бягучы кадр. Гэта форма кадавання з розніцай вектараў паміж пярэдняй і задняй апорнымі кадрамі. Праз наступныя два паслядоўныя кадры на малюнку 2 мы бачым, што лыжнік рухаецца наперад, але фактычна снежная сцэна ссоўваецца назад, і на кадр P спасылаюцца Кадры (I ці іншыя кадры P) могуць кадзіравацца, памер пасля кадавання вельмі мала, а ступень сціску вельмі высокая.
Даведачная спасылка пра рама http://mp.weixin.qq.com/s/ox6MsWx71b-GFsZihaOwww
Некаторых студэнтаў можа зацікавіць, адкуль узніклі гэтыя дзве карціны. Вось два радкі каманд FFmpeg для дасягнення. Больш падрабязна пра FFmpeg глядзіце ў наступных раздзелах:
Першы радок стварае відэа з рухомым вектарам
Другі радок выводзіць кожны кадр у выглядзе малюнка
Карыстайцеся камандай
ffmpeg -flags2 + export_mvs -i пачка.mp4 -vf codecview = mv = pf + bf + bb tutudebug2.mp4
ffmpeg -i tutudebug2.mp4'tutorormal-% 03d.bmp '
У дадатак да прасторавай залішнясці і часовай кампрэсіі рэзервавання існуюць у асноўным кадаванне і візуальная кампрэсія. Далей прыводзіцца асноўная блок-схема энкодэра:
Малюнак 3 і малюнак 4 - два працэсы. Малюнак 3 - унутрыкадравае кадаванне, а малюнак 4 - міжкадравае кадаванне. Асноўнае адрозненне, відаць з малюнка, у тым, што першы крок адрозніваецца. Фактычна гэтыя два працэсы таксама спалучаюцца. Наогул кажучы, I-кадр і P-кадр выкарыстоўваюць унутрыкадравае кадаванне і міжкадравае кадаванне адпаведна.
Выбар энкодэра
Я разабраўся з прынцыпам і асноўным працэсам працы энкодэра. Энкодэр выпрабаваў дзесяцігоддзі. Ён ператварыўся толькі з падтрымання ўнутрыкадравага кадавання ў новае пакаленне кадавальнікаў, прадстаўленых H.265 і VP9 сёння. У цяперашні час аналізуюцца некаторыя распаўсюджаныя кадавальнікі, і мы правядзем вас да вывучэння свету кадавальнікаў.
H.264
Увядзенне
Праект H.264 / AVC мае намер стварыць відэастандарт. У параўнанні са старым стандартам, ён можа забяспечыць высакаякаснае відэа з меншай прапускной здольнасцю (іншымі словамі, толькі палову прапускной здольнасці MPEG-2, H.263 або MPEG-4, частка 2 ці менш), не дадаючы занадта вялікай складанасці дызайну. гэтага немагчыма дасягнуць альбо кошт рэалізацыі занадта высокі. Іншая мэта складаецца ў тым, каб забяспечыць дастатковую гнуткасць для выкарыстання ў розных праграмах, сетках і сістэмах, уключаючы высокую і нізкую прапускную здольнасць, высокую і нізкую раздзяляльнасць відэа, вяшчанне, захоўванне DVD, сеткі RTP / IP і мультымедыйную тэлефонную сістэму ITU-T.
H.264 / AVC змяшчае шэраг новых функцый, што робіць яго не толькі больш эфектыўным, чым папярэднія кодэкі, але і можа выкарыстоўвацца ў дадатках у розных сеткавых асяроддзях. Гэтая тэхнічная аснова робіць H.264 галоўным кодэкам, які выкарыстоўваецца ў Інтэрнэт-відэакампаніях, уключаючы YouTube, але выкарыстанне яго не вельмі простая задача. У тэорыі выкарыстанне H.264 патрабуе вялікіх грошай. Патэнтныя зборы.
Патэнтная ліцэнзія
Як і першая і другая часткі MPEG-2 і другая частка MPEG-4, вытворцы прадуктаў і пастаўшчыкі паслуг, якія выкарыстоўваюць H.264 / AVC, павінны плаціць уладальнікам патэнтаў ліцэнзійныя зборы. Асноўнай крыніцай гэтых патэнтавых ліцэнзій з'яўляецца прыватная арганізацыя, якая называецца MPEG-LA LLC. Гэтая арганізацыя не мае нічога агульнага з Арганізацыяй стандартызацыі MPEG, але яна таксама кіруе сістэмай MPEG-2 Частка першая, Частка другая Відэа і MPEG-4 Частка першая. Патэнтныя ліцэнзіі на відэа і іншыя тэхналогіі з дзвюх частак.
Іншыя патэнтавыя ліцэнзіі неабходна падаць у іншую прыватную арганізацыю, якая называецца VIA Licensing, якая таксама кіруе патэнтавымі ліцэнзіямі на стандарты сціску аўдыя, такія як MPEG-2 AAC і MPEG-4 Audio.
Рэалізацыя H.264 з адкрытым зыходным кодам
openh264 - гэта праграма кадавання H.264 з адкрытым зыходным кодам, рэалізаваная Cisco. Хоць H.264 патрабуе высокага патэнтавага ўзносу, ёсць штогадовы ліміт на патэнтны збор. Пасля таго, як Cisco плаціць штогадовую патэнтавую плату за OpenH264, OpenH264 фактычна бясплатна.
x264 - гэта бясплатнае праграмнае забеспячэнне для кадавання відэа, якое мае ліцэнзію GPL. Асноўная функцыя x264 - выконваць кадаванне відэа H.264 / MPEG-4 AVC, а не ў якасці дэкодэра.
Без уліку пытання з выдаткамі для параўнання:
Выкарыстанне працэсара openh264 значна ніжэй, чым у x264
openh264 падтрымлівае толькі базавы профіль, x264 падтрымлівае больш профіляў
HEVC / H.265
Увядзенне
Высокаэфектыўнае кадаванне відэа (HEVC) - гэта стандарт сціску відэа (таксама званы H.265), які разглядаецца як пераемнік стандарту ITU-T H.264 / MPEG-4 AVC. У 2004 годзе група экспертаў па рухомым здымках ISO / IEC (MPEG) і Група экспертаў па кадаванні відэа ITU-T (VCEG) пачалі распрацоўку як ISO / IEC 23008-2 MPEG-H, частка 2, альбо ITU-T H.265. Першая версія стандарту сціску відэа HEVC / H.265 была прынята афіцыйным стандартам Міжнароднага саюза электрасувязі (МСЭ-T) 13 красавіка 2013 г. HEVC лічыцца не толькі для паляпшэння якасці відэа, але і для дасягнення ўдвая большага хуткасць сціскання H.264 / MPEG-4 AVC (эквівалентна 50% зніжэнню хуткасці перадачы дадзеных пры аднолькавай якасці малюнка), і можа падтрымліваць дазвол 4K і нават тэлевізар звышвысокай выразнасці (UHDTV), самае высокае дазвол дасягнуць 8192 × 4320 (дазвол 8K).
Патэнтная ліцэнзія
HEVC патрабуе ад усіх вытворцаў кантэнту, якія выкарыстоўваюць тэхналогію H.265, уключаючы Apple, YouTube, Netflix, Facebook і Amazon, плаціць 0.5% даходу ад змесціва ў якасці платы за выкарыстанне тэхналогій. Увесь рынак струменевых медыя дасягае каля 100 мільярдаў долараў ЗША штогод, і ён працягвае павялічвацца, збор у памеры 0.5%, безумоўна, з'яўляецца велізарнай платай. І яны не адпускаюць вытворцаў абсталявання, сярод якіх вытворцы тэлевізараў павінны плаціць 1.5 долараў ЗША за адзінку, а вытворцы мабільных прылад 0.8 долараў ЗША за адзінку ў якасці патэнтавых збораў. Яны нават не адпусцілі такіх вытворцаў, як прайгравальнікі прылад Blu-ray, гульнявыя прыстаўкі і відэарэгістратары, якія павінны плаціць па 1.1 долара кожны.
Рэалізацыя H.265 / HEVC з адкрытым зыходным кодам
libde265 HEVC прадастаўляецца кампаніяй struktur паводле ліцэнзіі GNU Lesser General Public License (LGPL), і гледачы могуць атрымліваць асалоду ад малюнкаў высокай якасці з меншай хуткасцю ў Інтэрнэце. У параўнанні з папярэднімі дэкодэрамі, заснаванымі на стандарце H.264, дэкодэр HEVC libde265 можа павялічыць ваша ўтрыманне ў фармаце HD у два разы больш, чым аўдыторыя, альбо паменшыць прапускную здольнасць, неабходную для трансляцыі, на 50%.
x265 распрацаваны MulticoreWare і адкрыты згодна з пагадненнем GPL.
VP8
Увядзенне
VP8 - гэта адкрыты фармат сціску відэа, які ўпершыню быў распрацаваны On2 Technologies, а затым выпушчаны Google. У той жа час Google таксама выпусціў кадзіраваную бібліятэку рэалізацыі VP8: libvpx, якая была выпушчана ў выглядзе ліцэнзійных умоў BSD, а пасля дадала права на выкарыстанне патэнта. Пасля некаторых аргументаў аўтарызацыя VP8 была канчаткова пацверджана як аўтарызацыя з адкрытым зыходным кодам.
У цяперашні час вэб-аглядальнікамі, якія падтрымліваюць VP8, з'яўляюцца Opera, Firefox і Chrome.
Патэнтная ліцэнзія
У сакавіку 2013 года Google дасягнуў пагаднення з MPEG LA і 11 уладальнікамі патэнтаў аб дазволе Google атрымаць VP8 і яго папярэднія VPx і іншыя кадоўкі, якія могуць быць парушаныя ў дачыненні да патэнтаў. У той жа час Google таксама можа паўторна аўтарызаваць адпаведныя патэнты для карыстальнікаў VP8 бясплатна. , Гэта пагадненне таксама падыходзіць для наступнага пакалення кадавання VPx. Да гэтага часу MPEG LA адмовілася ад стварэння цэнтралізаванага ліцэнзійнага альянсу VP8, і карыстальнікі VP8 змогуць вырашыць выкарыстоўваць гэты код бясплатна, не турбуючыся аб магчымых парушэннях патэнта.
Рэалізацыя VP8 з адкрытым зыходным кодам
Libvpx - адзіная рэалізацыя VP8 з адкрытым зыходным кодам. Ён быў распрацаваны On2 Technologies. Пасля набыцця Google адкрыў зыходны код. Ліцэнзія вельмі свабодная і ёю можна карыстацца свабодна.
VP9
Увядзенне
Распрацоўка VP9 пачалася ў трэцім квартале 2011 года. Мэта складаецца ў тым, каб паменшыць памер файла на 50% у параўнанні з кадаваннем VP8 пры аднолькавай якасці малюнка. Іншая мэта - перасягнуць кадаванне HEVC па эфектыўнасці кадавання.
13 снежня 2012 г. аглядальнік Chromium дадаў падтрымку кадавання VP9. Браўзэр Chrome пачаў падтрымліваць прайграванне відэа з кадаваннем VP9 21 лютага 2013 года.
Google абвясціў, што завершыць распрацоўку кода VP9 17 чэрвеня 2013 г., калі браўзэр Chrome будзе кіраваць кодам VP9 па змаўчанні. 18 сакавіка 2014 г. Mozilla дадала падтрымку VP9 у браўзэр Firefox.
3 красавіка 2015 г. Google выпусціў libvpx1.4.0, які дадаў падтрымку 10-бітнай і 12-бітнай бітавай глыбіні, выбаркі каляровасці 4: 2: 2 і 4: 4: 4 і шмат'ядравае кадаванне / дэкадаванне VP9.
Патэнтная ліцэнзія
VP9 - гэта фармат кадавання відэа без роялці ў адкрытым фармаце.
Рэалізацыя VP9 з адкрытым зыходным кодам
libvpx - адзіная рэалізацыя VP9 з адкрытым зыходным кодам, распрацаваная і падтрымліваемая Google. Некаторыя коды падзяляюць VP8 і VP9, а астатнія - рэалізацыі кодэкаў VP8 і VP9 адпаведна.
Параўнанне VP9 і H.264 і HEVC
Параўнанне HEVC і H.264 пры розных дазволах
У параўнанні з H.264 / MPEG-4 сярэдняе зніжэнне хуткасці перадачы дадзеных HEVC складае:
Відаць, што бітавая хуткасць знізілася больш чым на 60%
HEVC (H.265) мае вялікую перавагу ў эканоміі хуткасці перадачы дадзеных для VP9 і H.264, эканомячы 48.3% і 75.8% адпаведна пры тым самым PSNR
H.264 мае велізарнае перавага ў кадаванні часу. У параўнанні з VP9 і HEVC (H.265) HEVC у 6 разоў перавышае VP9, а VP9 - амаль у 40 разоў больш, чым H.264.
