編解碼器量化數(shù)據(jù)原理

量化器為了在一定的主觀保真度圖像的前提下，去掉那些對(duì)人的視覺(jué)效果影響不大的信息，以進(jìn)一步地壓縮碼率，故需采用量化器。量化器除在A/D模擬/數(shù)字變換中應(yīng)用外，通常也用于D/D數(shù)字/數(shù)字變換，目的是進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。以下僅對(duì)D/D變換作一簡(jiǎn)介。量化器采用分層量化，即選用不同的步長(zhǎng)，針對(duì)DCT變換后的不同系數(shù)進(jìn)行量化。編解碼器的無(wú)損編解碼有許多的無(wú)損壓縮，特別應(yīng)用于在需要原始流中所有信息時(shí)壓縮模式下獲取數(shù)據(jù)。對(duì)其直流(DC)系數(shù)采用一種固定的步長(zhǎng)，對(duì)其交流系數(shù)(AC)采用2～62步長(zhǎng)，其步長(zhǎng)范圍受后面的緩沖存儲(chǔ)器反饋信號(hào)的控制。 [1] 視頻復(fù)合編碼器數(shù)據(jù)視頻信號(hào)經(jīng)信源編碼器進(jìn)行壓縮后變換成視頻數(shù)據(jù)，然后送入視頻復(fù)合編碼器。復(fù)合編碼器首先對(duì)視頻數(shù)據(jù)作進(jìn)一步壓縮。即按哈夫曼(Huffman)編碼原理進(jìn)行變字長(zhǎng)編碼。其方法是對(duì)出現(xiàn)概率大的灰度(亮度)信號(hào)進(jìn)行短的碼字編碼，對(duì)出現(xiàn)概率小的信號(hào)賦予長(zhǎng)的碼字，平均的結(jié)果，使視頻數(shù)據(jù)流總的碼字短，從而達(dá)到進(jìn)一步壓縮的目的。在復(fù)合編碼器中，還有一些輔助信號(hào)。例如指示信號(hào)“發(fā)送/不發(fā)送”標(biāo)志，其作用是告訴對(duì)方的解碼器，在一幅圖像中，哪些宏塊要發(fā)送，哪些宏塊不發(fā)送。需要發(fā)送的宏塊，又分幀內(nèi)和幀間兩種編碼方式。幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼是利用一幀(一幅圖像)內(nèi)已經(jīng)傳送的相鄰像素來(lái)求當(dāng)前像素的預(yù)測(cè)值；幀間預(yù)測(cè)編碼在前面已提到。

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編解碼器處理能力和高畫質(zhì)的解決方案

當(dāng)說(shuō)到硬編碼器時(shí)，腦海中default的應(yīng)用場(chǎng)景是直播，并且是直連信號(hào)源（攝像機(jī)或者通過(guò)contribution編碼器送過(guò)來(lái)的解碼視頻）。想要了解更多北京杰西藝電子設(shè)備有限公司的相關(guān)信息，歡迎撥打圖片上的熱線電話。在這種應(yīng)用中，受限于時(shí)延和線性快編，留給編碼器時(shí)間窗口比較短，加之硬件編碼器計(jì)算和buffer資源有限，像multipass、lookahead等一些復(fù)雜的編碼優(yōu)化手段就會(huì)disable掉，因此壓縮效率會(huì)受限。軟件編碼器的應(yīng)用場(chǎng)景更多的是點(diǎn)播或者延遲直播，并且可以部署在彈性的云上，如果并行擴(kuò)展性設(shè)計(jì)的好的話，一些復(fù)雜編碼模式都可以開(kāi)啟，壓縮能力能夠充分施展，壓縮效率自然更好。

此外，當(dāng)我們說(shuō)到畫質(zhì)的時(shí)候，其實(shí)更多的說(shuō)的是重建視頻的主觀感受，并不是我們優(yōu)化編碼器時(shí)通常使用的PSNR（或者SSIM等）。對(duì)于特定的視頻幀，無(wú)論是那個(gè)metric，碼率或者QP的變化，畫質(zhì)的相對(duì)變化都能直接反應(yīng)出來(lái)。因?yàn)榭刂歧R頭的電壓為直流12伏左右，傳輸太遠(yuǎn)則壓降太大，會(huì)導(dǎo)致鏡頭不能控制。難在不同內(nèi)容的視頻，人對(duì)畫質(zhì)的感受是很implict的，從不好到好的刻度是不均勻和非線性的。這給編碼器優(yōu)化帶來(lái)了較大的自由度，也是各位編碼老鐵們發(fā)揮的空間。窄帶高清，per-title，感知編碼、視覺(jué)優(yōu)化、內(nèi)容自適應(yīng)等都是工作在這個(gè)區(qū)間。我們常說(shuō)，編碼既是技術(shù)（Tech）也是藝術(shù)（Art），這里面有很多know-how的tricks，有工匠精神的老司機(jī)們往往更勝一籌。舉個(gè)例子，我們?cè)鴮?duì)國(guó)外一款商業(yè)編碼器和 x265，HM進(jìn)行過(guò)對(duì)比測(cè)試，單看PSNR，商業(yè)編碼器比不過(guò)HM，甚至x265，但是在體育比賽，歌舞晚會(huì)等實(shí)際場(chǎng)景中，畫面的均勻性和一致性等主觀方面（如畫面之間閃爍性低），商業(yè)編碼器優(yōu)勢(shì)明顯。

另外補(bǔ)充一點(diǎn)，畫質(zhì)的好壞不只取決于編解碼本身，預(yù)處理和后處理也很十分重要，甚至帶來(lái)的畫質(zhì)提升效果要大于編碼優(yōu)化本身。

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編解碼器的前景

首先，視頻作為所謂較大的大數(shù)據(jù)，存取和交換都離不開(kāi)壓縮和解壓。因此，背后的編解碼技術(shù)（及工程師）是被需要的，短期不會(huì)被冷落。但是換個(gè)角度看，正是因?yàn)榫幗獯a無(wú)處不在，高頻和基礎(chǔ)的特點(diǎn)，盡管邏輯上常常放在應(yīng)用層，但技術(shù)下沉或者說(shuō)硬核化的趨勢(shì)很明顯。特別是Intel，本身就是云計(jì)算的主力平臺(tái)，其新的CPU FPGA的計(jì)算平臺(tái)值得期待，盡管現(xiàn)在主打AI對(duì)抗Nivida。解碼就不用說(shuō)了，播放器大都調(diào)用芯片內(nèi)置的硬解碼。編碼方面，情況好一些，NTT，索喜（Socionext）、富士通這些專業(yè)做編碼芯片的廠商主要集中在專業(yè)領(lǐng)域。真正走量的互聯(lián)網(wǎng)視頻服務(wù)商大多還是用云 軟編碼的方式。不過(guò)如前面提到的，平臺(tái)廠商有抄底的趨勢(shì)，Intel和Nvida就是代表。特別是Intel，本身就是云計(jì)算的主力平臺(tái)，其新的CPU FPGA的計(jì)算平臺(tái)值得期待，盡管現(xiàn)在主打AI對(duì)抗Nivida。但視頻方面不難推測(cè)，Media SDK應(yīng)該逐步支持到FPGA層面。從這個(gè)意義上看，F(xiàn)PGA/ASIC 做編解碼前景還是不錯(cuò)的，適合于練內(nèi)功的人，但就業(yè)口子不大，集中在少數(shù)幾家。相比來(lái)說(shuō)，軟件編解碼門檻低，口子寬但變化快。

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高清編解碼器

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一個(gè)完整的高清音視頻會(huì)議及監(jiān)控系統(tǒng)，必須涵蓋前端、傳輸、后端以及中心各個(gè)環(huán)節(jié)，缺一不可。這三種數(shù)據(jù)流可能會(huì)被不同的程序，進(jìn)程或者硬件處理，但是當(dāng)它們傳輸或者存儲(chǔ)的時(shí)候，這三種數(shù)據(jù)通常是被封裝在一起的。其中，前端負(fù)責(zé)高清圖像的采集，傳輸負(fù)責(zé)高清圖像的輸送，后端負(fù)責(zé)高清圖像的存儲(chǔ)，中心負(fù)責(zé)高清圖像的顯示和業(yè)務(wù)的管理?？梢哉f(shuō)，一套高清會(huì)議系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)，真正給用戶體現(xiàn)直觀價(jià)值的就在于中心的圖像高清顯示，而這離不開(kāi)高清編解碼器。