`
810364804
  • 浏览: 773649 次
文章分类
社区版块
存档分类
最新评论

视频会议压缩算法

 
阅读更多

视频压缩之—SVC

<wbr></wbr>

H.264中还有一个SVC概念(Scalable Video Coding),可分层编码。先不管其具体的含义,来想象下视频通信中可能遇到的问题。

1.带宽问题,IP网络带宽是不稳定的,网络带宽降低是,视频流应该自动的降低码率,以适应当前带宽。而视频流码率的降低,并不意味着视频通信的结束,只是其帧率和分辨率相应降低。这样还是能维持基本的视频通信如帧率可以从60fps降低30fps或者25fps甚至20pfs。分辨率可以从高清降到标清的4cif甚至cif。这样可以很大程度的降到码率,但同时保证了视频通信的基本功能正常进行(用户还是能看到能够分辨的图形和听到清晰的声音)。

2.在未来的通信中,参与视频对话的终端多种多样,有专用的硬件视频终端,有桌面软终端,还有移动终端中的PAD和手机。终端的多样性对视频码流的要求也不一样。如移动终端一般相对带宽较小,且屏幕尺寸也较小,屏幕宽高比也不同。每种终端希望拿到最适合自己的视频码流,既适合自己的网络带宽,又适合自己的硬件能力。如一种设备编码流出来后,其中既包含了高清到标清不同分辨率,又具有各种帧率。终端只需要发起申请,从其中拿到适合自己的码流,这是一件多好的事情,避免的转码,同时合理的利用的带宽和终端的硬件能力。

SVC的本意就是如此,能够实现码流的可伸缩,也就是说能根据带宽,终端的要求,自动调整发送给终端视频流的格式。一次性编码适应于多种信道和终端。视频会议中有一种MCU设备,你要是研究MCU的功能,你会发现它多么适合采用SVC技术。SVC技术的应用理论上应该能节省MCU的部分计算资源。但一路SVC码流实际上市多组码流构成的,它们是相互独立的,如果全部传输和存储必然是带宽和容量的增加。因此这种技术适合使用在中央设备上(如MCU),终端上是不会使用到的。SVC希望做到一次编码后,按需分配。

目前SVC技术应用得不广泛,RADVISION宣称已经支持。目前MCU所做的是要么按最低能力编码发送,要么按数组能力编码,数组码流发送。SVC技术无法做到跨越视频压缩标准,也就是所需要都在H,264或者其它莫一个相同的视频压缩标准之内,所以收端都支持该标准。如果跨域压缩标准(如终端中支持的压缩标准不相同,如只支持MPEG或者只支持H.263或者只支持H.264),则终端设备还必须做转码才能实现互通。



视频会议压缩算法之-H.264Highprofile

H.264 High Profile

实时视频还是继续向更高质量,更低带宽的方向发展。H.264 High profile技术于2010年率先被polycom应用于视频会议系统。比h.264 baseline进一步节约了近一半的带宽。当然我个人心存怀疑,觉得大分辨率图形带宽应该能减少40%50%,如果较小分辨率,码率比例未必有那么明显。不过,大分辨率图形的码率降低,才是关键,z在高清在实时会议中,采用H.264 baseline,带宽要求还是比较高的。特别是要做1080P 30pfs甚至60pfs时。如果能减少一半带宽,意味着节省2-4 M带宽,如果是在MCU侧,则带宽节省就更可观了。

<wbr></wbr>

这里对h.264的几个profile做个简单介绍:

AVC/H.264规定了多种不同的Profile:最低Profile、主要Profile、扩展Profile、高端Profile(这些Profile本身还要划分数个等级)。

  -最低Profile,也叫做底线ProfileBaseline Profile)支持I/P帧,只支持无交错(Progressive)和CAVLC

  -扩展ProfileExtended Profile)支持I/P/B/SP/SI帧,只支持无交错(Progressive)和CAVLC

  -主要ProfileMain Profile)提供I/P/B帧,支持无交错(Progressive)和交错(Interlaced),同样提供对于CAVLCCABAC的支持;

  -高端ProfileHigh Profile)在主要Profile的基础上增加了8x8内部预测、自定义量化、无损视频编码和更多的YUV格式;

(下面直接引用polycom的一篇扫盲文档)

为了对这些功能进行有序的整理,H.264按照递进的复杂性和性能将这些功能归成了几类规范。图中描述了H.264中的4个标准化规范之间的关系。

H.264 profiles

<wbr></wbr>

视频会议压缩算法之-H.264<wbr>High<wbr>profile

<wbr></wbr>

今天大多数视频通信系统采用的是Baseline ProfileBaseline是最基本的H.264 profile和定义。例如,它对图片进行Z形扫描,然后采用4:2:0色度取样。在Baseline Profile中,图片被分割成多个4x4像素块,每块进行单独处理。Baseline Profile另一个重要因素是采用了统一可变长编码(UVLC)和文本自适应可变长编码(CAVLC)熵编码技术。编码效率对用于视频的网络带宽有很大影响,编码技术的进步有助于提高High Profile的效率,超越Baseline Profile如下所述。

Extended ProfileMain Profile标准包含Baseline Profile的功能,并增加了对预测算法的改进。如果你想达到1000-2000倍的压缩比,那么单独传送每一个单独帧(试想每秒30帧的高质量视频)显然是不可行的,而H.264中大量使用了时间域和运动预测,因此它只允许传输与前一帧不同的画面。以此来获得惊人的效率,尤其是对于变化小和运动少的场景。

High ProfileH.264中最强大的标准规范,它可以实现最有效的视频编码。例如,采用文本自适应二进制算术编码(CABAC)进行编码所获得的编码增益比Baseline Profile中采用的UVLC /CAVLC编码更有效率。

High Profile还采用自适应变换,自动确定是采用4x4还是8x8像素块。例如,4x4像素块用于图像中细节密集的部分,而细节改变很少的图像则采用8X8像素块。

H.264还提供了一个解码器框图,但为了简练,我们在本文将不做详细介绍,因为它与编码功能有很多重叠内容。

High Profile的主要优势

能够保持视频质量并大幅降低所需网络带宽的能力对视频网络的各个方面都会产生影响。因此,High Profile能够降低新的与现有视频部署的成本,并加速获得投资回报(ROI)。

引用结束

<wbr></wbr>

看上面的图,和我之前说的一样,算法压缩效率高,一般算法复杂度就越高,要实现实时压缩,对芯片的技术能力要求就越高。所以呢,highprofile技术的应用是芯片或者说半导体技术发展的必然。未来也将走向更为复杂的H.265


上面一篇文章提到了,视频压缩的目的是为了减少视频存储的空间或者视频传输带宽。既是存储和带宽相对廉价的今天,要实现视频的大容量存储(如视频监控)和实时传输,没有视频压缩几乎不可能。

<wbr></wbr>

视频压缩现状:

视频压缩编码标准种类繁多,其中ITU下主导的H.26x系列和ISO主导的MPEG系列影响最大,应用最为广泛。早期,ITU下的H.26x主要应用于实时领域;ISOMPEG系列(它包括音频压缩标准)主要应用于广播电视,VCD(MPEG1)DVD(MPEG2)存储。ITU发展到H.264后,开始与ISOMPEG4融合。被纳入MPEG-4的第十部分。

目前主流的压缩标准为H.264/AVC。它在实时传输和存储领域已经得到广泛的应用。H.2642003年正式发布,距今已经9年。我认为H.264标准未来5年还是视频应用主力。其在IPTV,视频监控,视频会议,和光盘存储中将继续占主导地位。

<wbr></wbr>

视频压缩先进性评价:

评价一种视频压缩算法是否先进,就开它与其它压缩算法相比,在同等视频质量条件下,压缩倍数是否更高。

在上一篇博文中我计算过,1080P 25fps的原始视频数据量(注:这里我写的M都是Mb的意思,就是说按网络带宽的意义去计算,网络带宽就是按每秒多少bit流来计算的,而存储容量的最小单位为Byte,也就是字节(8bit)。存储容量单位的1M表示1MB,等于网络带宽8Mb)。每秒大概数据量为593Mb。如果用户带宽为4Mb,想实现1080P的实时会议或者监控,最少需要将原始视频压缩近593/4 = 150倍。

当前高清实时视频应用的实现一般都采用H.264算法。因为在同等视觉效果下,它的压缩比比其它标准最少提升2倍。如H.264目前能在4M甚至是2M带宽下实现1080P实时传输,而其它算法几乎是无法实现的。

<wbr></wbr>

视频压缩算法发展的动力:

“一切动力来自人类的无穷欲望”,视频技术的发展也是如此。在电影电视领域,当大家欣赏到高清效果后,再也无法接受过去的标清时代的画质体验。而在3D电影《阿凡达》推出后,全球又刮起了一阵3D旋风。在通信领域,人们希望能随时随地的进行面对面的沟通。这两年思科等厂商推出的沉浸式网真视频会议抄得火热。监控和IPTV也早已步入全高清时代。未来将发展到3D时代。

更高的视觉享受更为细腻和清晰的画面质量。视频数据量更大。对传输和存储的压力也更大。因此对视频压缩算法的要求更高。希望能有更高的压缩比来减少对存储和传输视频信号的压力。

<wbr></wbr>

视频业务发展的基础:

视频压缩的核心思想就是利用视频信号的特点,去除视频信号的时间和空间冗余。从H.261H.264MPEG1MPEG4。算法的压缩比有很大提升。未来还有H.265等更为先进的算法出现。算法研究者们不断推动高效高性能算法的出现是视频业务发展的技术基础之一。

算法压缩比越高,一般而言算法本身的复杂度也会相应提高。复杂的算法,需要更强大的计算能力。特别是实时的视频业务。因此芯片计算发展,是视频通信和业务能否发展起来的硬件保障。当前DSP芯片处理能力也不断大幅提升,在一定带宽条件下实现实时编码已毫无问题。视频信号处理芯片能力的提升,是高效压缩算法得到实现的硬件保障。

最后网络带宽的提升也是一个重要条件,特别是今年来无线视频业务的发展,得益于无线网路带宽的提升。

算法本身的发展,芯片能力,网络带宽。这三者一起推动了当今高清视频业务的普及,也是未来3D业务发展的技术基础。

http://blog.sina.com.cn/s/blog_9e924b26010154uf.html
分享到:
评论

相关推荐

    音视频-编解码-视频会议中I帧图像压缩算法和实用程序的设计.pdf

    音视频-编解码-视频会议中I帧图像压缩算法和实用程序的设计.pdf

    基于视频会议系统的DCT和Inverse-DCT算法研究及实现

    DCT(离散余弦变换,Discrete Cosine Transform)被认为是优秀的视频图像压缩算法之一。首先,以视频会议系统应用为背景,简单介绍了DCT和IDCT(反向离散余弦变换,Inverse-DCT)算法、公式及其相关;其次,以VC++为工具...

    商业视频会议源码

    EV-Meeting远生网络视频教学系统为纯软件高清视频会议产品。用户只需普通的PC机,麦克风,摄像头就能够轻松在互联网上召开网络会议。 一、功能介绍 1、视频功能:基于C/S架构,采用H264压缩算法,支持混音,可以...

    大型多媒体视频会议服务器端和客户端源码VC

    本视频会议系统使用户可以利用普通的PC机、标准的视频采集设备(USB摄像头或者视频头+视频采集卡)、耳机和麦克风,实现基于Internet、广域网、局域网的虚拟会议。与传统的基于硬件的H.323解决方案相比,本系统是纯...

    视频会议系统原理

    采用Wavelet离散子波变换算法 对时域或频域采取局部方式 子波在信号分析中对高频成份采用由粗到细渐进的 时空域上的取样间隔 图像转换成一系列可更加有效存储象素模块的“子波” 压缩比在JPEG基础上提高10%-30%...

    基于视频会议系统的DCT和Inverse-DCT 算法研究及实现

    在视频图像传输前,必须在不严重降低图像质量的前提下,采用合适的压缩编码算法对视频图像进行压缩、离散余弦变换DCT(Discrete Cosine Transform)被认为是优秀的视频图像压缩算法之一、首先,以视频会议系统应用为背景,...

    软件视频会议系统在电信运营中的应用

    V2 Conference视频会议系统基于被广泛接受的工业标准并且拥有开放性架构,在视频方面,采用Mpeg-4压缩算法,在音频方面,采用G.723.1和G.711等标准,高效的算法在宽窄带情况下都有清晰连贯的声音和视频。为广大企业...

    ev-meeting视频会议系统8.0

    EV-Meeting远生网络视频会议系统为纯软件高清视频会议产品。用户只需普通的PC机,麦克风,摄像头就能够轻松在互联网上召开网络会议。 一、功能介绍 1、视频功能:基于C/S架构,采用H264压缩算法,支持混音,可以...

    EV-Meeting网络视频会议

    EV-Meeting远生网络视频会议系统为纯软件高清视频会议产品。用户只需普通的PC机,麦克风,摄像头就能够轻松在互联网上召开网络会议。 一、功能介绍 1、视频功能:基于C/S架构,采用H264压缩算法,支持混音,可以...

    关于多媒体技术的PPT

    • 支持多种语音压缩算法(支持多种音频压缩算法(G723.1,G721,G723,PCM),支持6.4Kbps到176Kbps的语音质量) • 多路视频(最多可以支持同时显示16路视频图像,用户可根据需要对视频图像进行切换,也可使系统...

    便携式广播级视频流媒体编码器

    AU-PME9000网络媒体编码器采用最为先进的H.264/AVC视频压缩算法和MPEG4 AAC音频压缩算法,在低网络带宽的严酷条件下也具备优异的视频表现和音频还原性。在1Mbps视频码率和30kbps的音频码率下也能实现1080P25/30高清...

    MPEG视频压缩技术的发展及其特点

     在MPEG出现之前,关于图像压缩已经有两个标准,即用于静态图像数据压缩的JPEG和用于电视电话、会议电视图像压缩的H.261,但是他们都与计算机数据标准无关。这就要求制定一个图像、伴音、存储和传输四个方面的...

    车载数字视频压缩记录系统的设计

    迈入新世纪,计算机技术、多媒体技术和数据通信技术的发展飞速,促使数字视频的应用也越来越广(如视频监控、视频会议和移动电视等)。各种压缩算法的研究使得数字视频的存储和传输极为方便,同时也相继出现了各种...

    嵌入式系统/ARM技术中的车载数字视频压缩记录系统的设计

    迈入新世纪,计算机技术、多媒体技术和数据通信技术的发展飞速,促使数字视频的应用也越来越广(如视频监控、视频会议和移动电视等)。各种压缩算法的研究使得数字视频的存储和传输极为方便,同时也相继出现了各种...

    单片机与DSP中的基于DSP的JPEG视频压缩系统的实现

     随着网络和多媒体技术的发展,视觉通信的重要性和需求急剧增加,如桌面视频会议、移动终端、基于因特网的视频通信等。这些视觉信息内涵丰富,但数据量大,必须压缩数据。但采用多种方法压缩图像数据,其数据量仍然...

    计算机多媒体技术.pdf

    A.mpeg mpg 或 dat 格式是运动图像压缩算法的国际标准 B.mpeg格式属运动图像专家组(MPEG)格式 C.MPEG格式有MPEG-1 MPEG-2和MPEG-4三个压缩标准 D.dat 运动图像专家组(MPEG)格式比avi 音频视频交错格式体积大 ...

    一种基于运动模式识别的视频对象编码算法 (2007年)

    针对块匹配运动估计补偿(ME+MC)算法的不足,提出了一种基于自组织特征映射(SOM)的运动模式识别(MPR)算法,应用于会议电视的视频对象编码。为了进一步提高sOM算法的性能,提出了频率敏感自组织特征映射(FSSOM...

    基于LPC2210和SZ1510的车载数字视频压缩记录系统设计

    近些年来,计算机技术、多媒体技术和数据通信技术的发展飞速,促使数字视频的应用也越来越广(如视频监控、视频会议和移动电视等)。随后,各种压缩算法的研究使得数字视频的存储和传输极为方便,同时也相继出现了各种

    HEVC(H.265)编码标准第三稿!

    其中会话式音视频服务包括视频会议和可视电话,非会话式音视频服务包括流媒体、广播、文档下载、媒体存储/播放和数字摄像机。  H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264,保留原来的某些技术,同时对一些相关的技术...

    leetcode提交要达到-ad325:AD325-数据结构和算法

    课程结构和主题课程教学将在预定的课堂时间通过每周视频会议进行完全远程授课,以查看指定的主题并解决问题。 学生应该在课前完成指定的阅读材料和视频。 学生可以在整个星期内通过 NSC:AD Slack 频道直接联系我。 ...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics