ვიდეო კოდირების მნიშვნელობა
დიდი შენახვის სივრცე ორიგინალი ვიდეო მონაცემებისთვის, 1080P 7 s ვიდეოსთვის საჭიროა 817 MB
ორიგინალი ვიდეო მონაცემების გადაცემას დიდი გამტარობა უჭირავს და 11 წუთი სჭირდება ზემოხსენებული 7 წმ ვიდეოს გადაცემას, რომლის გამტარობაა 10 მბ / წმ.
H.264 კოდირებისა და შეკუმშვის შემდეგ, ვიდეოს ზომა მხოლოდ 708 k, ხოლო 10 Mbps სიჩქარეს მხოლოდ 500 ms სჭირდება, რაც რეალურ დროში გადაცემის მოთხოვნილებებს დააკმაყოფილებს. ამიტომ, ვიდეოს შეძენის სენსორიდან შეგროვებული ორიგინალი ვიდეო უნდა იყოს დაშიფრული ვიდეო.
ძირითად
რატომ შეიძლება უზარმაზარი ორიგინალი ვიდეოს კოდირება ძალიან პატარა ვიდეოში? რა ტექნოლოგიაა ამაში? სანამ ტექნოლოგიაზე ვისაუბრებთ, ჯერ უნდა დავადგინოთ ვიდეოს კონცეფცია, რომელიც უწყვეტი სურათებია.
ძირითადი იდეა არის ზედმეტი ინფორმაციის ამოღება:
სივრცული სიჭარბე: ძლიერი კორელაციაა სურათის მიმდებარე პიქსელებს შორის
დროებითი სიჭარბე: მსგავსი შინაარსი მეზობელ სურათებს შორის ვიდეო თანმიმდევრობით
კოდირების სიჭარბე: პიქსელის სხვადასხვა მნიშვნელობას განსხვავებული ალბათობა აქვს
ვიზუალური სიჭარბე: ადამიანის ვიზუალური სისტემა არ არის მგრძნობიარე გარკვეული დეტალების მიმართ
ცოდნის გადაჭარბება: კანონზომიერების სტრუქტურა შეიძლება მიღებულ იქნას წინასწარი ცოდნისა და ცოდნის საფუძველზე
ვიდეო არსებითად არის სურათების სერია, რომლებიც მუდმივად და სწრაფად თამაშდება, ამიტომ ვიდეოს შეკუმშვის უმარტივესი გზაა სურათების თითოეული ჩარჩოს შეკუმშვა. მაგალითად, ძველი MJPEG კოდირება არის ვიდეოში სურათების თითოეული ჩარჩოს კომპრესირება. კოდირების ეს მეთოდი არსებობს მხოლოდ შიდა ჩარჩო კოდირება, რომელიც კოდექსისთვის იყენებს სივრცის ნიმუშის პროგნოზს. სურათის მეტაფორა ითვალისწინებს თითოეულ ჩარჩოს, როგორც სურათს, და JPEG კოდირების ფორმატის გამოყენებას სურათის კომპრესიისთვის. ამგვარი კოდირება განიხილავს მხოლოდ სურათზე ზედმეტი ინფორმაციის შეკუმშვას.
ამასთან, ჩარჩოებს შორის დროის კორელაციის გამო, შემუშავებულია რამდენიმე მოწინავე შიფრატორი, რომელსაც შეუძლია გამოიყენოს ჩარჩოთი კოდირება. მარტივად რომ ვთქვათ, ჩარჩოზე გარკვეული ადგილები შეირჩევა ძიების ალგორითმის საშუალებით, შემდეგ ხდება მიმდინარე ჩარჩოს დაანგარიშება. ეს არის კოდირების ფორმა წინა და უკანა საცნობარო ჩარჩოებს შორის ვექტორული სხვაობით. ფიგურა 2-ზე შემდეგი ორი ზედიზედ ჩარჩოების საშუალებით ვხედავთ, რომ მოთხილამურე გადადის წინ, მაგრამ სინამდვილეში თოვლის სცენა უკან იწევს, ხოლო P ჩარჩოში მითითებულია ჩარჩოების კოდირება (I ან სხვა P ჩარჩოები), ზომა კოდირების შემდეგ ძალიან მცირეა და შეკუმშვის კოეფიციენტი ძალიან მაღალია.
ცნობარი ბმული შესახებ ჩარჩო http://mp.weixin.qq.com/s/ox6MsWx71b-GFsZihaOwww
ზოგიერთ სტუდენტს შეიძლება აინტერესებდეს როგორ წარმოიშვა ეს ორი სურათი. აქ მოცემულია FFmpeg ბრძანებების ორი ხაზი. დამატებითი ინფორმაციისთვის FFmpeg– ის შესახებ, იხილეთ შემდეგი თავები:
პირველი სტრიქონი ქმნის ვიდეოს მოძრავი ვექტორით
მეორე ხაზით გამოდის თითოეული ჩარჩო, როგორც სურათი
გამოიყენეთ ბრძანება
ffmpeg -flags2 + export_mvs -i tutu.mp4 -vf codecview = mv = pf + bf + bb tutudebug2.mp4
ffmpeg -i tutudebug2.mp4'tutunormal-% 03d.bmp '
სივრცული სიჭარბისა და დროებითი სიჭარბის შეკუმშვის გარდა, ძირითადად არსებობს კოდირების შეკუმშვა და ვიზუალური შეკუმშვა. შემდეგი არის შიფრატორის ძირითადი დინების დიაგრამა:
სურათი 3 და სურათი 4 არის ორი პროცესი. სურათი 3 არის ჩარჩოების შიგნით კოდირება, ხოლო სურათი 4 არის ჩარჩოების კოდირება. ფიგურისგან მთავარი განსხვავება ისაა, რომ პირველი ნაბიჯი განსხვავებულია. სინამდვილეში, ეს ორი პროცესი ასევე გაერთიანებულია. ზოგადად რომ ვთქვათ, I ჩარჩო და P ჩარჩო იყენებენ შესაბამისად ჩარჩოვან კოდირებას და ჩარჩოების შიგნით დაშიფვრას.
შიფრატორის შერჩევა
მე დალაგებული მაქვს კოდირების პრინციპი და ძირითადი პროცესი. შიფრატორმა განიცადა განვითარების ათწლეულები. იგი გარდაიქმნა მხოლოდ ჩარჩოთი კოდირების მხარდაჭერიდან ახალი თაობის შიფრატორებისთვის, რომლებიც დღეს წარმოდგენილია H.265 და VP9. დღესდღეობით გაანალიზებულია რამდენიმე ჩვეულებრივი კოდირება და ჩვენ გადაგიყვანთ შიფრატორების სამყაროში.
H.264
შესავალი
H.264 / AVC პროექტი აპირებს შექმნას ვიდეო სტანდარტი. ძველ სტანდარტთან შედარებით, მას შეუძლია უზრუნველყოს მაღალი ხარისხის ვიდეო ქვედა გამტარზე (სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, MPEG-2, H.263 ან MPEG-4 ნაწილი 2 ან ნაკლები სიჩქარის მხოლოდ ნახევარი) დიზაინის ზედმეტი სირთულის დამატების გარეშე ქმნის ამის მიღწევა შეუძლებელია ან განხორციელების ღირებულება ძალიან მაღალია. სხვა მიზანია უზრუნველყოს საკმარისი მოქნილობა სხვადასხვა პროგრამებში, ქსელებსა და სისტემებში, მათ შორის მაღალი და დაბალი გამტარობის, მაღალი და დაბალი ვიდეო რეზოლუციების, მაუწყებლობის, DVD მეხსიერების, RTP / IP ქსელებისა და ITU-T მულტიმედიური ტელეფონების სისტემაში.
H.264 / AVC შეიცავს ახალ მახასიათებლებს, რაც მას არამარტო უფრო ეფექტურს ხდის ვიდრე წინა კოდეკები, არამედ ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა ქსელურ გარემოში გამოყენებულ პროგრამებში. ეს ტექნიკური საფუძველი H.264 გახდება მთავარი კოდეკი, რომელსაც იყენებენ ონლაინ ვიდეო კომპანიები, მათ შორის YouTube, მაგრამ მისი გამოყენება არც ისე მარტივი საქმეა. თეორიულად, H.264– ის გამოყენება დიდ ფულს მოითხოვს. საპატენტო მოსაკრებლები.
პატენტის ლიცენზია
MPEG-2 პირველი და მეორე ნაწილებისა და MPEG-4 მეორე ნაწილის მსგავსად, პროდუქციის მწარმოებლებსა და მომსახურების მიმწოდებლებმა, რომლებიც იყენებენ H.264 / AVC- ს, პატენტის მფლობელებს უნდა გადაუხადონ პატენტის ლიცენზიის საფასური. ამ პატენტის ლიცენზიის ძირითადი წყარო არის კერძო ორგანიზაცია, სახელწოდებით MPEG-LA LLC. ამ ორგანიზაციას არაფერი აქვს საერთო MPEG სტანდარტიზაციის ორგანიზაციასთან, მაგრამ ეს ორგანიზაცია ასევე მართავს MPEG-2 სისტემის პირველი ნაწილი, მეორე ნაწილი ვიდეო და MPEG-4 ნაწილი პირველი. ორი ნაწილის ვიდეო და სხვა ტექნოლოგიის პატენტის ლიცენზია.
პატენტის სხვა ლიცენზიებმა უნდა მიმართონ სხვა კერძო ორგანიზაციას, სახელწოდებით VIA Licensing, რომელიც ასევე მართავს პატენტის ლიცენზიებს აუდიოკომპრესიული სტანდარტებისთვის, როგორიცაა MPEG-2 AAC და MPEG-4 Audio.
H.264- ის ღია წყაროს განხორციელება
openh264 არის ღია წყაროს H.264 კოდირების პროგრამა, რომელსაც ახორციელებს Cisco. მიუხედავად იმისა, რომ H.264 მოითხოვს პატენტის მაღალ საფასურს, პატენტის საფასურის წლიური შეზღუდვაა. მას შემდეგ, რაც Cisco გადაიხდის წლიური პატენტის საფასურს OpenH264– სთვის, OpenH264 ფაქტობრივად უფასოა გამოიყენეთ იგი თავისუფლად.
x264 არის ვიდეო კოდირების უფასო პროგრამა, რომელიც ლიცენზირებულია GPL– ით. X264- ის მთავარი ფუნქციაა H.264 / MPEG-4 AVC ვიდეო კოდირების შესრულება და არა დეკოდერი.
გამორიცხავს შედარების ღირებულების საკითხს:
Openh264 პროცესორის გამოყენება ბევრად დაბალია, ვიდრე x264
openh264 მხარს უჭერს მხოლოდ საბაზისო პროფილს, x264 უფრო მეტ პროფილს
HEVC / H.265
შესავალი
მაღალი ეფექტურობის ვიდეო კოდირება (HEVC) არის ვიდეო კომპრესიის სტანდარტი (რომელსაც ასევე უწოდებენ H.265), რომელიც ითვლება ITU-T H.264 / MPEG-4 AVC სტანდარტის მემკვიდრედ. 2004 წელს ISO / IEC მოძრავი სურათის ექსპერტთა ჯგუფმა (MPEG) და ITU-T ვიდეო კოდირების ექსპერტთა ჯგუფმა (VCEG) დაიწყეს განვითარება, როგორც ISO / IEC 23008-2 MPEG-H ნაწილი 2 ან ITU-T H.265. HEVC / H.265 ვიდეო შეკუმშვის სტანდარტის პირველი ვერსია მიღებულია საერთაშორისო სატელეკომუნიკაციო კავშირის საერთაშორისო კავშირის (ITU-T) ოფიციალურ სტანდარტად 13 წლის 2013 აპრილს. HEVC ითვლება არა მხოლოდ ვიდეოს ხარისხის გასაუმჯობესებლად, არამედ ორჯერ მისაღწევად. H.264 / MPEG-4 AVC კომპრესიის სიჩქარე (ექვივალენტურია 50% -იანი შემცირება ბიტის სიჩქარის იმავე სურათის ხარისხით) და შეუძლია მხარი დაუჭიროს 4K რეზოლუციას და თუნდაც ულტრა მაღალი განმარტება TV (UHDTV), მიაღწიეთ 8192 × 4320 (8K რეზოლუცია).
პატენტის ლიცენზია
HEVC მოითხოვს შინაარსის ყველა მწარმოებელს, რომლებიც იყენებენ H.265 ტექნოლოგიას, მათ შორის Apple- ს, YouTube- ს, Netflix- ს, Facebook- ს და Amazon- ს, გადაიხადონ თავიანთი შინაარსის შემოსავლის 0.5% ტექნოლოგიის გამოყენების საფასურის სახით. მთლიანი ნაკადი მედია ბაზარი ყოველწლიურად დაახლოებით 100 მილიარდ აშშ დოლარს აღწევს და ის გრძელდება. ზრდაში, 0.5% -იანი გადასახადი ნამდვილად დიდი მოსაკრებელია. მათ არ გაუშვეს ტექნიკის მწარმოებლები, რომელთა შორის ტელევიზორების მწარმოებლებმა უნდა გადაიხადონ 1.5 აშშ დოლარი ერთეულზე და მობილური მოწყობილობების მწარმოებლები 0.8 აშშ დოლარი ერთეულზე პატენტის მოსაკრებლად. მათ არც კი უშვებენ მწარმოებლებს, როგორიცაა Blu-ray მოწყობილობის პლეერები, სათამაშო კონსოლები და ვიდეო ჩამწერები, რომლებმაც თითო 1.1 დოლარი უნდა გადაიხადონ.
H.265 / HEVC- ის ღია წყაროს განხორციელება
libde265 HEVC უზრუნველყოფს სტრუქტურული კომპანიის მიერ ღია ლიცენზიის მქონე GNU Lesser General Public License (LGPL) ლიცენზიით და მაყურებელს შეუძლია ისარგებლოს უმაღლესი ხარისხის სურათებით ინტერნეტის ნელი სიჩქარით. ადრინდელ დეკოდერებთან შედარებით, რომლებიც დაფუძნებულია H.264 სტანდარტზე, libde265 HEVC დეკოდერმა შეიძლება გაზარდოს თქვენი სრული HD შინაარსის აუდიტორია ორჯერ ან აუდიტორიისთვის საჭირო სიჩქარის შემცირება 50% -ით.
x265 შემუშავებულია MulticoreWare- ის მიერ და ღია წყაროა GPL ხელშეკრულების შესაბამისად.
VP8
შესავალი
VP8 არის ვიდეო შეკუმშვის ფორმატის ფორმა, რომელიც ჯერ On2 Technologies– მა შექმნა და შემდეგ Google– მა გამოუშვა. ამავე დროს, Google- მა ასევე გამოუშვა VP8 კოდირებული განხორციელების ბიბლიოთეკა: libvpx, რომელიც გამოვიდა BSD სალიცენზიო პირობების სახით და შემდეგ დაამატა პატენტის გამოყენების უფლება. გარკვეული არგუმენტების შემდეგ, საბოლოოდ დადასტურდა VP8– ის ავტორიზაცია, როგორც ღია წყაროების ავტორიზაცია.
ამჟამად, ვებ-ბრაუზერები, რომლებიც მხარს უჭერენ VP8- ს, არის Opera, Firefox და Chrome.
პატენტის ლიცენზია
2013 წლის მარტში Google- მა მიაღწია შეთანხმებას MPEG LA- სთან და 11 პატენტის მფლობელთან, რომ Google- ს შეეძლო მიეღო VP8 და მისი წინა VPx და სხვა კოდირება, რომლებიც შეიძლება დაირღვეს პატენტებზე. ამავდროულად, Google- ს ასევე შეუძლია ხელახლა ავტორიზიროს დაკავშირებული პატენტები VP8 მომხმარებლებისთვის უფასოდ. , ეს შეთანხმება ასევე შესაფერისია შემდეგი თაობის VPx კოდირებისთვის. ჯერჯერობით, MPEG LA– მ უარი თქვა VP8 პატენტის ცენტრალიზებული სალიცენზიო ალიანსის დაარსებაზე და VP8 მომხმარებლებს შეეძლებათ დაადგინონ ამ კოდის უფასოდ გამოყენება, პატენტის დარღვევის შესაძლო ჰონორარზე ფიქრის გარეშე.
VP8– ის ღია წყაროების განხორციელება
Libvpx არის VP8– ის ერთადერთი ღია წყარო. იგი შეიმუშავა On2 Technologies- ის მიერ. მას შემდეგ, რაც Google- მა იგი შეიძინა, მან გახსნა თავისი კოდის კოდი. ლიცენზია ძალიან ფხვიერია და მისი თავისუფლად გამოყენება შესაძლებელია.
VP9
შესავალი
VP9– ის შემუშავება დაიწყო 2011 წლის მესამე კვარტალში. მიზანია ფაილის ზომა 50% –ით შეამციროს, ვიდრე VP8 კოდირება იგივე სურათის ხარისხით. კიდევ ერთი მიზანია დაძლიოს HEVC კოდირება კოდირების ეფექტურობაში.
13 წლის 2012 დეკემბერს Chromium ბრაუზერმა დაამატა VP9 კოდირების მხარდაჭერა. Chrome ბრაუზერმა VP9 კოდირებული ვიდეოს დაკვრის მხარდაჭერა დაიწყო 21 წლის 2013 თებერვალს.
Google– მა გამოაცხადა, რომ დაასრულებს VP9 კოდის შემუშავებას 17 წლის 2013 ივნისს, როდესაც Chrome ბრაუზერი სტანდარტულად წარმართავს VP9 კოდს. 18 წლის 2014 მარტს Mozilla- მ Firefox ბრაუზერს დაამატა VP9 მხარდაჭერა.
3 წლის 2015 აპრილს Google– მა გამოუშვა libvpx1.4.0, რომელშიც დაემატა 10 – ბიტიანი და 12 – ბიტიანი სიღრმის სიღრმის, 4: 2: 2 და 4: 4: 4 ქრომატის სინჯების და VP9 მრავალბირთვიანი კოდირება / დეკოდირების მხარდაჭერა.
პატენტის ლიცენზია
VP9 არის ღია ფორმატის, უფასო ჰონორარის ვიდეო კოდირების ფორმატი.
VP9– ის ღია წყაროების განხორციელება
libvpx არის VP9– ის ერთადერთი ღია წყარო, რომელიც Google– ს მიერ შემუშავებული და შენარჩუნებულია. ზოგიერთ კოდს იზიარებს VP8 და VP9, დანარჩენი კი შესაბამისად VP8 და VP9 კოდეკების განხორციელება.
VP9 და H.264 და HEVC შედარება
HEVC და H.264 შედარება სხვადასხვა რეზოლუციებში
H.264 / MPEG-4– სთან შედარებით, HEVC– ის საშუალო ბიტის სიჩქარის შემცირებაა:
ჩანს, რომ ბიტის სიჩქარე 60% -ზე მეტით შემცირდა
HEVC- ს (H.265) უფრო მეტი უპირატესობა აქვს ბიტ სიჩქარის დაზოგვაში VP9 და H.264– სთვის, დაზოგავს 48.3% და 75.8% შესაბამისად იმავე PSNR– ს
H.264– ს აქვს უდიდესი უპირატესობა კოდირების დროში. შედარებით VP9 და HEVC (H.265), HEVC 6 – ჯერ მეტია ვიდრე VP9 და VP9 თითქმის 40 – ჯერ მეტია ვიდრე H.264.
