H.264可擴(kuò)展視頻編解碼器(SVC)應(yīng)用詳解

可擴(kuò)展視頻編解碼器已經(jīng)被開發(fā)了許多年。廣播行業(yè)嚴(yán)格地受到業(yè)已建立的各種標(biāo)準(zhǔn)的控制，因此在采用這一技術(shù)上一直反應(yīng)遲緩。處理器、傳感器以及顯示技術(shù)的進(jìn)步正在點(diǎn)爆各種視頻應(yīng)用。互聯(lián)網(wǎng)以及IP技術(shù)正無縫地把視頻伺服至更為不同和遠(yuǎn)程的由顯示設(shè)備構(gòu)成的社群?？?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/擴(kuò)展">擴(kuò)展視頻編解碼器――如H.264 SVC滿足了許多這些系統(tǒng)的需求，并且它們可能促使視頻被廣泛采納為通信媒介的催化劑。

編解碼器被用于壓縮視頻，以減小傳輸視頻流所需要的帶寬，或者，降低把視頻文件存檔所需要的存儲空間。這種壓縮的代價就是增大計(jì)算要求：壓縮比越高，對計(jì)算能力的要求就越高。

在帶寬與計(jì)算要求之間做出折中，對于定義承載編碼視頻流所需要的最小信道帶寬以及編碼設(shè)備的最小指標(biāo)均有影響。在傳統(tǒng)的像廣播電視機(jī)這樣的視頻系統(tǒng)中，解碼器的最小規(guī)范(在機(jī)頂盒的情形下)易于被定義。

然而，目前視頻被越來越多地由各種各樣的應(yīng)用所采用，相應(yīng)地，有各種各樣的客戶設(shè)備，這些設(shè)備包括從計(jì)算機(jī)觀看互聯(lián)網(wǎng)視頻，到便攜式數(shù)字助理(PDA)以及小巧的蜂窩電話。針對這些設(shè)備的視頻流必需是不同的。

為了更好地兼容特定的觀看設(shè)備以及信道帶寬，必須采用不同的設(shè)置對視頻流多次編碼。每一個設(shè)置的組合必須向用戶產(chǎn)生一個滿足視頻流傳輸所需帶寬的視頻流以及對觀看設(shè)備進(jìn)行解碼的能力。如果原始解壓視頻流不可用，那么，編碼視頻流必須首先被解碼，然后采用新的設(shè)置進(jìn)行解碼。這種做法是十分昂貴的。

在理想的情形下，視頻僅僅以高效率的編解碼器被編碼一次。如果經(jīng)過解碼的話，得到的視頻流會產(chǎn)生全分辨率的視頻。此外，在理想的情形下，如果較低分辨率或帶寬的視頻流需要被進(jìn)一步延伸至網(wǎng)絡(luò)之中，以鎖定較低性能的設(shè)備，那么，可以不必采取附加的處理，就能夠發(fā)送一小部分的編碼視頻。這種較小的視頻流便于解碼并產(chǎn)生較低分辨率的視頻。以這種方式，編碼視頻流自身就能夠適應(yīng)它需要經(jīng)過的信道帶寬以及目標(biāo)設(shè)備的性能。這些就是可擴(kuò)展視頻編解碼器的品質(zhì)所在。

H.264 可擴(kuò)展視頻編解碼器

擴(kuò)展至H.264的可擴(kuò)展視頻編解碼器(H.264 SVC)，被設(shè)計(jì)來傳遞上述理想情形的各種好處。它以H.264先進(jìn)視頻編解碼器標(biāo)準(zhǔn)(H.264 AVC)為基礎(chǔ)，并高度利用了原始編解碼器的各種工具以及概念。然而，它產(chǎn)生的編碼視頻是空間上臨時可擴(kuò)展的，并且是在視頻質(zhì)量方面可擴(kuò)展的。也就是說，它能夠產(chǎn)生不同幀速率、分辨率或質(zhì)量等級的解碼視頻。

SVC擴(kuò)展引入了一種原始H.264 AVC編解碼器―在編碼視頻內(nèi)的各層―不存在的概念?；A(chǔ)層對視頻流的最低臨時、空間和品質(zhì)表現(xiàn)進(jìn)行編碼。增強(qiáng)各層利用基礎(chǔ)層作為起點(diǎn)，對附加信息進(jìn)行編碼，從而在解碼過程中把編碼結(jié)果用于重構(gòu)高質(zhì)量、高分辨率或；臨時的視頻版本。

通過對基本層以及僅僅是所需要的后來增強(qiáng)層進(jìn)行解碼，解碼器能夠以所希望的特征產(chǎn)生一種視頻流。圖1所示為H.264 SVC流的分層結(jié)構(gòu)。在編碼的過程中，要利用僅僅對較低級各層的參考，小心地解碼一個特殊層。以這種方式，編碼流可以在任意點(diǎn)被刪節(jié)，但是，仍然維持有效的、可解碼的視頻流。

圖1：H.264 SVC分層結(jié)構(gòu)。

這種分層方法讓所生成的一個編碼流能夠被刪節(jié)以限制所消耗的帶寬或者降低解碼計(jì)算的要求。刪節(jié)過程完全通過從編碼視頻流提取所需要的各層而構(gòu)成。這個過程甚至能夠在網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行。

圖2：調(diào)節(jié)等級以降低帶寬和分辨率。

也就是說，隨著視頻流從高帶寬轉(zhuǎn)換為較低帶寬的網(wǎng)絡(luò)(例如，通過WiFi鏈路從以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換至手持)，要針對可用的帶寬調(diào)節(jié)視頻流的大小。在上述例子中，要針對無線鏈路的帶寬調(diào)節(jié)視頻流的大小以及手持解碼器的解碼能力。圖2顯示了個人電腦把低帶寬的視頻流轉(zhuǎn)為為移動設(shè)備視頻流的例子。

H.264 SVC揭秘