音视频开发进阶—— DSP视频编解码

1、前言

即时通讯应用中的实时音视频技术,几乎是IM开发中的最后一道高墙。原因在于:实时音视频技术 = 音视频处理技术 + 网络传输技术 的横向技术应用集合体,而公共互联网不是为了实时通信设计的。本文主要讲解实时音视频技术中视频技术的编解码基础理论。

2、视频为何需要压缩?

  • 未经压缩的数字视频的数据量巨大

  • 存储困难:一张DVD只能存储几秒钟的未压缩数字视频。

  • 传输困难 1兆的带宽传输一秒的数字电视视频需要大约4分钟。

3、主要压缩了什么东西?

原始视频压缩的目的是去除冗余信息,可以去除的冗余包括:

  • 空间冗余:图像相邻像素之间有较强的相关性

  • 时间冗余:视频序列的相邻图像之间内容相似

  • 编码冗余:不同像素值出现的概率不同

  • 视觉冗余:人的视觉系统对某些细节不敏感

  • 知识冗余:规律性的结构可由先验知识和背景知识得到

4、数据压缩是怎么分类的?

  • 无损压缩(Lossless):压缩前、解压缩后图像完全一致X=X',压缩比低(2:1~3:1)。典型格式例如:Winzip,JPEG-LS。

  • 有损压缩(Lossy):

    压缩前解压缩后图像不一致X≠X',压缩比高(10:1~20:1),利用人的视觉系统的特性。典型格式例如:MPEG-2,H.264/AVC,AVS。

5、什么是“编解码器”?

  • 编码器(Encoder):压缩信号的设备或程序;

  • 解码器(Decoder):解压缩信号的设备或程序;

  • 编解码器(Codec):编解码器对。

6、编解码的技术流程和原理

6.1 编码器中的关键技术

编解码中的关键技术

编解码器的实现

编解码器的实现平台:

  • 超大规模集成电路VLSI

  • ASIC, FPGA

  • 数字信号处理器DSP

  • 软件

编解码器产品:

  • 机顶盒

  • 数字电视

  • 摄像机

  • 监控器

7、视频编码的标准

编码标准作用:

  • 兼容:不同厂家生产的编码器压缩的码流能够被不同厂家的解码器解码

  • 高效:标准编解码器可以进行批量生产,节约成本。

主流的视频编码标准:

  • MPEG-2

  • MPEG-4 Simple Profile

  • H.264/AVC

  • AVS

  • VC-1

标准化组织:

  • ITU:International Telecommunications Union

  • VCEG:Video Coding Experts Group

  • ISO:International Standards Organization

  • MPEG:Motion Picture Experts Group

8、视频传输

  • 视频传输:通过传输系统将压缩的视频码流从编码端传输到解码端

  • 传输系统:互联网,地面无线广播,卫星

8.1 视频传输面临的问题

传输系统不可靠:

  • 带宽限制

  • 信号衰减

  • 噪声干扰

  • 传输延迟

视频传输出现的问题:

  • 不能解码出正确的视频

  • 视频播放延迟

8.2 视频传输差错控制

差错控制(Error Control)解决视频传输过程中由于数据丢失或延迟导致的问题。

差错控制技术有:

  • 信道编码差错控制技术

  • 编码器差错恢复

  • 解码器差错隐藏

8.3 视频传输中QoS质量保证参数

  • 数据包的端到端的延迟

  • 带宽:比特/秒

  • 数据包的流失率

  • 数据包的延迟时间的波动

以上就是音视频技术中的DSP视频编解码的过程解析;音视频的开发学习需要很广的知识面。如果想进入音视频开发或者在音视频领域深造长远发展;那么音视频的学习之路还有很长。对此我推荐网易高级音视频开发整理的《音视频入门与精通电子版》,里面从最基础的c++语言开始详细介绍。如需要可以点击获取方式,领取资料参考学习。

9、结语

音视频开发其实一直都很有热度,而对于5G的到来顺势拉起一波热潮,所以现在快速进入音视频开发发展,还能很快跟上步伐。时代的变化随着科技变化而产生市场上的变化,从而产生需求。

Android开发之所以随之变冷,是因为人才的饱和,需要更高级的人才和新技术。不学习将会逐渐被淘汰;我们要做的是不于行业脱轨。

原文链接:音视频开发进阶—— DSP视频编解码 - 简书

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