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視頻編解碼器原理

視頻處理發(fā)端的圖像信號是由攝像機提供的復合模擬信號，經(jīng)過數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換，分離出的亮度(灰度)信號和兩個色度信號，如圖3—3所示。這三路信號經(jīng)A/D變換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，每個像素點為8bit。數(shù)字化后信號經(jīng)預(yù)處理，濾除信號中的噪聲，進入CIF格式變換電路，成為CIF標準格式，然后進入信源編碼器進行圖像壓縮編碼。做編碼的都了解，視頻編碼基本結(jié)構(gòu)（波形混合編碼）在過去幾十年都沒怎么變化，主要在于預(yù)算、變換和熵編碼三大部件（及零件）的不斷替換和完善。預(yù)處理的目的是消除信號中的背景噪聲，從而利于提高圖像的清晰度。當然，預(yù)處理還可解決亮度與色度信號串擾，減小疊折干擾的作用。

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編解碼器對于像素的影響原理

預(yù)測編碼由于會議電視所攝取的人物的活動量很小，必然會使每幅圖像內(nèi)容相差不大，或者說某幅圖像(幀)與它前面一幅圖像(幀)相關(guān)性很強。利用這個相關(guān)性，首先把一幅完整內(nèi)容的圖像傳到對方，后面的每幅畫面，只需把不同的內(nèi)容傳過去，相同的內(nèi)容就不再傳到對方。例如，發(fā)言者的完整的形象首幅畫面?zhèn)魉偷綄Ψ剑院蟮拿糠嬅妫恍鑲鬟f他的嘴部的動作內(nèi)容，從而可使傳輸?shù)拇a率大大下降。這些格式中有些只能使用某些編解碼器，而更多可以以容器的方式使用各種編解碼器。一幅圖像是由許多像素點組成的，這些像素點包含了亮度及色差信號。從易于編碼的角度考慮，把每幅畫面分成許多小方塊，每個塊由16像素×16像素點亮度塊和兩個8像素×8像素點的色差塊組成，我們將它稱為“宏塊”MB(Macroblock)。若將畫面內(nèi)變動部分的內(nèi)容傳到對方，那么，在前一幀圖像中與當前幀的宏塊所對應(yīng)的位置附近，找到一個與當前宏塊的亮度塊近的宏塊，并作為當前宏塊(MB)的預(yù)測值，然后將當前的畫面內(nèi)的宏塊與預(yù)測塊相減，得到一個預(yù)測誤差，僅對誤差塊進行編碼即可。

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硬件編解碼器

解碼器的存在是因為音頻視頻數(shù)據(jù)存儲要先通過壓縮，否則數(shù)據(jù)量太龐大，而壓縮需要通過一定的編碼，才能用小的容量來存貯質(zhì)量最高的音頻視頻數(shù)據(jù)。因此，在需要對數(shù)據(jù)進行播放時，要先通過硬件解碼器進行解碼。

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編解碼器好壞

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當我們評價一個東西是好或者不好，首先需要給出一個測度。從廣義上看，編解碼器的測度是多個維度的函數(shù)，維度包括：壓縮效率（即碼率和質(zhì)量）、算法復雜度（時間、空間復雜度）、實現(xiàn)復雜度（平臺支持能力、技術(shù)人員市場占比）、系統(tǒng)指標（可并行性、可擴展性、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。例如，發(fā)言者的完整的形象首幅畫面?zhèn)魉偷綄Ψ剑院蟮拿糠嬅妫恍鑲鬟f他的嘴部的動作內(nèi)容，從而可使傳輸?shù)拇a率大大下降。比如在視頻內(nèi)容生產(chǎn)領(lǐng)域用的JPEG2K、TICO等編碼器，就強調(diào)低復雜度，壓縮比并沒有分發(fā)領(lǐng)域的HEVC、H264等高。再比如H264編碼器，會分為不同的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。