編解碼器的離散余弦變換編碼方法

離散余弦變換(DCT)編碼所謂編碼，更確切地說(shuō)是壓縮，即去掉一些多余的信息，保留必要的信息。對(duì)于預(yù)測(cè)編碼的預(yù)測(cè)誤差塊，不直接進(jìn)行編碼，而是采取一種稱為離散余弦變換編碼方法，也稱DCT變換法。換句話說(shuō)，就是把圖像數(shù)據(jù)(預(yù)測(cè)誤差塊)變換到頻率域中進(jìn)行編碼，達(dá)到圖像數(shù)據(jù)壓縮的目的。這是因?yàn)?，圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)變換處理后，相鄰像素之間的相關(guān)性下降，多余的信息大部分去掉不傳送，將有用的且不相關(guān)的信息保留下來(lái)。視頻編解碼器是指一個(gè)能夠?qū)?shù)字視頻進(jìn)行壓縮或者解壓縮的程序或者設(shè)備。采用DCT變換的另一因素是在頻率域在進(jìn)行編碼時(shí)，受噪聲的影響較小。 

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視頻編解碼器設(shè)計(jì)

一個(gè)典型的數(shù)字視頻編解碼器的首先是將從攝像機(jī)輸入的視頻從RGB色度空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr色度空間，而且通常還伴有色度抽樣來(lái)生成4:2:0格式的視頻(有時(shí)候在隔行掃描的情況下會(huì)采用4:2:2的抽樣方式)。轉(zhuǎn)換到Y(jié)CbCr色度空間會(huì)帶來(lái)兩點(diǎn)好處：1)這樣做部分的解除了色度信號(hào)中的相關(guān)性，提高了可壓縮能力。這三路信號(hào)經(jīng)A/D變換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，每個(gè)像素點(diǎn)為8bit。2)這樣做將亮度信號(hào)分離出來(lái)，而亮度信號(hào)對(duì)視覺(jué)感覺(jué)是較為重要的，相對(duì)來(lái)說(shuō)色度信號(hào)對(duì)視覺(jué)感覺(jué)就不是那么重要，可以抽樣到較低的分辨率(4:2:0或者4:2:2)而不影響人觀看的感覺(jué)。

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編解碼器好壞

以下內(nèi)容由北京杰西藝為您提供服務(wù)，希望對(duì)同行業(yè)的朋友有所幫助。

當(dāng)我們?cè)u(píng)價(jià)一個(gè)東西是好或者不好，首先需要給出一個(gè)測(cè)度。從廣義上看，編解碼器的測(cè)度是多個(gè)維度的函數(shù)，維度包括：壓縮效率（即碼率和質(zhì)量）、算法復(fù)雜度（時(shí)間、空間復(fù)雜度）、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度（平臺(tái)支持能力、技術(shù)人員市場(chǎng)占比）、系統(tǒng)指標(biāo)（可并行性、可擴(kuò)展性、延遲大小、抗誤碼能力）等。由于這些維度之間是互相制約的，實(shí)際研發(fā)中只能取主要維度而犧牲其他方面，取得某種平衡。比如在視頻內(nèi)容生產(chǎn)領(lǐng)域用的JPEG2K、TICO等編碼器，就強(qiáng)調(diào)低復(fù)雜度，壓縮比并沒(méi)有分發(fā)領(lǐng)域的HEVC、H264等高。比如在視頻內(nèi)容生產(chǎn)領(lǐng)域用的JPEG2K、TICO等編碼器，就強(qiáng)調(diào)低復(fù)雜度，壓縮比并沒(méi)有分發(fā)領(lǐng)域的HEVC、H264等高。再比如H264編碼器，會(huì)分為不同的profile或類型，直播編碼器碼率通常是離線編碼器1.5到2倍，就是為了降低延遲而犧牲了壓縮效率。

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）。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。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)。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。編解碼器好壞以下內(nèi)容由北京杰西藝為您提供服務(wù)，希望對(duì)同行業(yè)的朋友有所幫助。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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