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(qiáng)。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。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。例如，發(fā)言者的完整的形象首幅畫面?zhèn)魉偷綄Ψ?，以后的每幅畫面，只需傳遞他的嘴部的動作內(nèi)容，從而可使傳輸?shù)拇a率大大下降。一幅圖像是由許多像素點(diǎn)組成的，這些像素點(diǎn)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(diǎn)亮度塊和兩個8像素×8像素點(diǎn)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，在一幀圖像中與幀的宏塊所對應(yīng)的位置附近，找到一個與當(dāng)前宏塊的亮度塊近的宏塊，并作為當(dāng)前宏塊(MB)的預(yù)測值，然后將的畫面內(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(jìn)行編碼即可。

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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。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。像視頻的mpeg4，音頻的mp3，ac3，dts等，可以通過編碼器將原始數(shù)據(jù)壓縮存放，但這也還都是常用的編碼格式，還有些的編碼格式，一般家庭基本不會用到。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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解碼器的主要作用

有的解碼器對故障碼有比較詳細(xì)的說明，比如是歷史性故障碼還是當(dāng)前的故障碼，故障碼的次數(shù)出現(xiàn)幾次。如果是歷史性故障碼就表示故障較早之前出現(xiàn)過。如今不出現(xiàn)了，但在控制單元ECU里面有一定的存儲記憶。

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編解碼器處理能力和高畫質(zhì)的解決方案

當(dāng)說到硬編碼器時，腦海中default的應(yīng)用場景是直播，并且是直連信號源（攝像機(jī)或者通過contribution編碼器送過來的解碼視頻）。如果保留數(shù)據(jù)流的原始品質(zhì)比削減相應(yīng)的更大數(shù)據(jù)更加重要，那么無損壓縮更佳。在這種應(yīng)用中，受限于時延和線性快編，留給編碼器時間窗口比較短，加之硬件編碼器計算和buffer資源有限，像multipass、lookahead等一些復(fù)雜的編碼優(yōu)化手段就會disable掉，因此壓縮效率會受限。軟件編碼器的應(yīng)用場景更多的是點(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)計的好的話，一些復(fù)雜編碼模式都可以開啟，壓縮能力能夠充分施展，壓縮效率自然更好。

此外，當(dāng)我們說到畫質(zhì)的時候，其實(shí)更多的說的是重建視頻的主觀感受，并不是我們優(yōu)化編碼器時通常使用的PSNR（或者SSIM等）。對于特定的視頻幀，無論是那個metric，碼率或者QP的變化，畫質(zhì)的相對變化都能直接反應(yīng)出來。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。難在不同內(nèi)容的視頻，人對畫質(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、視覺優(yōu)化、內(nèi)容自適應(yīng)等都是工作在這個區(qū)間。我們常說，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。舉個例子，我們曾對國外一款商業(yè)編碼器和 x265，HM進(jìn)行過對比測試，單看PSNR，商業(yè)編碼器比不過HM，甚至x265，但是在體育比賽，歌舞晚會等實(shí)際場景中，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，甚至帶來的畫質(zhì)提升效果要大于編碼優(yōu)化本身。

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