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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(jī)提供的復(fù)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(jìn)入CIF格式變換電路，成為CIF標(biāo)準(zhǔn)格式，然后進(jìn)入信源編碼器進(jìn)行圖像壓縮編碼。編解碼器對應(yīng)的英文“codec”（coder和decoder簡化而成的合成詞語）和decode通常指軟件，當(dāng)特指硬件的時候，通常使用“endec”這個單詞。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(dāng)然，預(yù)處理還可解決亮度與色度信號串?dāng)_，減小疊折干擾的作用。

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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，去掉那些對人的視覺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。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。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D/D變換作一簡介。量化器采用分層量化，即選用不同的步長，針對DCT變換后的不同系數(shù)進(jìn)行量化。對其直流(DC)系數(shù)采用一種固定的步長，對其交流系數(shù)(AC)采用2～62步長，其步長范圍受后面的緩沖存儲器反饋信號的控制。 [1] 視頻復(fù)合編碼器數(shù)據(jù)視頻信號經(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)行變字長編碼。其方法是對出現(xiàn)概率大的灰度(亮度)信號進(jìn)行短的碼字編碼，對出現(xiàn)概率小的信號賦予長的碼字，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。例如指示信號“發(fā)送/不發(fā)送”標(biāo)志，其作用是告訴對方的解碼器，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)測編碼是利用一幀(一幅圖像)內(nèi)已經(jīng)傳送的相鄰像素來求當(dāng)前像素的預(yù)測值；幀間預(yù)測編碼在前面已提到。

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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壓縮和解壓。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，中心負(fù)責(zé)高清圖像的顯示和業(yè)務(wù)的管理。因此，背后的編解碼技術(shù)（及工程師）是被需要的，短期不會被冷落。但是換個角度看，正是因為編解碼無處不在，高頻和基礎(chǔ)的特點，盡管邏輯上常常放在應(yīng)用層，但技術(shù)下沉或者說硬核化的趨勢很明顯。解碼就不用說了，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。不過如前面提到的，平臺廠商有抄底的趨勢，Intel和Nvida就是代表。特別是Intel，本身就是云計算的主力平臺，其新的CPU FPGA的計算平臺值得期待，盡管現(xiàn)在主打AI對抗Nivida。但視頻方面不難推測，Media SDK應(yīng)該逐步支持到FPGA層面。從這個意義上看，F(xiàn)PGA/ASIC 做編解碼前景還是不錯的，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。相比來說，軟件編解碼門檻低，口子寬但變化快。

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