लाइव प्रसारण तकनीक का एन्कोडिंग और पैकेजिंग

वीडियो कोडिंग का अर्थ

मूल वीडियो डेटा के लिए बड़े भंडारण स्थान, एक 1080 पी 7 एस वीडियो के लिए 817 एमबी की आवश्यकता होती है
मूल वीडियो डेटा ट्रांसमिशन एक बड़े बैंडविड्थ पर कब्जा कर लेता है, और 11 एमबीपीएस की बैंडविड्थ के साथ उपरोक्त 7 एस वीडियो को प्रसारित करने में 10 मिनट लगते हैं।
H.264 एन्कोडिंग और संपीड़न के बाद, वीडियो का आकार केवल 708 k है, और 10 एमबीपीएस बैंडविड्थ को केवल 500 एमएस की आवश्यकता होती है, जो वास्तविक समय संचरण की जरूरतों को पूरा कर सकती है। इसलिए, वीडियो अधिग्रहण सेंसर से एकत्र किए गए मूल वीडियो को एन्कोडेड वीडियो होना चाहिए।

मौलिक

तो एक विशाल मूल वीडियो को बहुत छोटे वीडियो में क्यों एन्कोड किया जा सकता है? इसमें तकनीक क्या है? प्रौद्योगिकी के बारे में बात करने से पहले, हमें पहले वीडियो की अवधारणा स्थापित करनी चाहिए जो निरंतर चित्र है।

मूल विचार अनावश्यक जानकारी को हटाने के लिए है:

स्थानिक अतिरेक: एक तस्वीर के आसन्न पिक्सल के बीच एक मजबूत संबंध है
टेम्पोरल रिडंडेंसी: वीडियो अनुक्रम में आसन्न चित्रों के बीच समान सामग्री
कोडिंग अतिरेक: विभिन्न पिक्सेल मूल्यों की अलग-अलग संभावनाएँ होती हैं
दृश्य अतिरेक: मानव दृश्य प्रणाली कुछ विवरणों के प्रति संवेदनशील नहीं है
ज्ञान अतिरेक: नियमितता की संरचना पूर्व ज्ञान और पृष्ठभूमि ज्ञान से प्राप्त की जा सकती है
वीडियो अनिवार्य रूप से चित्रों की एक श्रृंखला है जो लगातार और जल्दी से खेली जाती है, इसलिए वीडियो को संपीड़ित करने का सबसे आसान तरीका चित्रों के प्रत्येक फ्रेम को संपीड़ित करना है। उदाहरण के लिए, पुराने MJPEG एन्कोडिंग वीडियो में चित्रों के प्रत्येक फ्रेम को संपीड़ित करना है। यह एन्कोडिंग विधि केवल इंट्रा-फ्रेम कोडिंग है, जो कोड के लिए स्थानिक नमूना भविष्यवाणी का उपयोग करती है। छवि रूपक प्रत्येक फ्रेम को चित्र के रूप में मानने के लिए है, और चित्र को संपीड़ित करने के लिए JPEG एन्कोडिंग प्रारूप का उपयोग करें। इस तरह की एन्कोडिंग केवल एक तस्वीर में अनावश्यक जानकारी के संपीड़न पर विचार करती है।

हालांकि, फ़्रेम के बीच समय के सहसंबंध के कारण, कुछ उन्नत एनकोडर विकसित किए गए हैं जो अंतर-फ़्रेम कोडिंग का उपयोग कर सकते हैं। सीधे शब्दों में कहें, फ़्रेम पर कुछ क्षेत्रों को खोज एल्गोरिथ्म के माध्यम से चुना जाता है, और फिर वर्तमान फ्रेम की गणना की जाती है। यह फ्रंट और रियर संदर्भ फ्रेम के बीच वेक्टर अंतर के साथ एन्कोडिंग का एक रूप है। चित्रा 2 में लगातार दो तख्ते के माध्यम से, हम देख सकते हैं कि स्कीयर आगे बढ़ रहा है, लेकिन वास्तव में बर्फ का दृश्य पीछे की ओर जा रहा है, और पी फ्रेम को संदर्भित किया गया है फ्रेम (I या अन्य पी फ्रेम) को एन्कोड किया जा सकता है, आकार एन्कोडिंग के बाद बहुत छोटा है, और संपीड़न अनुपात बहुत अधिक है।

संदर्भ लिंक के बारे में वो फ्रेम http://mp.weixin.qq.com/s/ox6MsWx71b-GFsZihaOwww

कुछ छात्रों में रुचि हो सकती है कि ये दोनों चित्र कैसे आए। यहाँ FFmpeg कमांड के दो लाइन प्राप्त करने हैं। FFmpeg पर अधिक जानकारी के लिए, कृपया निम्नलिखित अध्याय देखें:

पहली पंक्ति एक चलती वेक्टर के साथ एक वीडियो बनाती है
दूसरी पंक्ति प्रत्येक फ्रेम को चित्र के रूप में आउटपुट करती है
कमांड का उपयोग करें

ffmpeg -flags2 + export_mvs -i tutu.mp4 -vf codecview = mv = pf + bf + bb tutudebug2.mp4

ffmpeg -i tutudebug2.mp4'tutunormal-% 03d.bmp '
　　　

स्थानिक अतिरेक और अस्थायी अतिरेक संपीड़न के अलावा, मुख्य रूप से एन्कोडिंग संपीड़न और दृश्य संपीड़न हैं। निम्नलिखित एनकोडर का मुख्य प्रवाह चार्ट है:

चित्रा 3 और चित्रा 4 दो प्रक्रियाएं हैं। चित्रा 3 इंट्रा-फ़्रेम कोडिंग है, और चित्रा 4 अंतर-फ़्रेम कोडिंग है। आकृति से देखा गया मुख्य अंतर यह है कि पहला चरण अलग है। वास्तव में, ये दो प्रक्रियाएं भी संयुक्त हैं। सामान्यतया, I फ्रेम और P फ्रेम क्रमशः इंट्रा-फ्रेम कोडिंग और इंटर-फ्रेम कोडिंग का उपयोग करते हैं।

एनकोडर चयन

मैंने एनकोडर के सिद्धांत और बुनियादी प्रक्रिया को सुलझा लिया है। एनकोडर ने दशकों के विकास का अनुभव किया है। यह आज H.265 और VP9 द्वारा प्रस्तुत एनकोडर की नई पीढ़ी को केवल इंट्रा-फ्रेम एन्कोडिंग का समर्थन करने से विकसित हुआ है। वर्तमान में, कुछ सामान्य एनकोडर का विश्लेषण किया जाता है, और हम आपको एनकोडर की दुनिया का पता लगाने के लिए ले जाएंगे।

H.264

परिचय

H.264 / AVC परियोजना वीडियो मानक बनाने का इरादा रखती है। पुराने मानक की तुलना में, यह कम बैंडविड्थ पर उच्च गुणवत्ता वाला वीडियो प्रदान कर सकता है (दूसरे शब्दों में, MPEG-2, H.263 या MPEG-4 भाग 2 या उससे कम का केवल आधा बैंडविड्थ) बहुत अधिक डिज़ाइन जटिलता जोड़े बिना। इसे प्राप्त करना असंभव है या कार्यान्वयन की लागत बहुत अधिक है। एक अन्य उद्देश्य विभिन्न अनुप्रयोगों, नेटवर्क और सिस्टम में उपयोग करने के लिए पर्याप्त लचीलापन प्रदान करना है, जिसमें उच्च और निम्न बैंडविड्थ, उच्च और निम्न वीडियो संकल्प, प्रसारण, डीवीडी स्टोरेज, आरटीपी / आईपी नेटवर्क और आईटीयू-टी मल्टीमीडिया फोन सिस्टम शामिल हैं।

H.264 / AVC में नई विशेषताओं की एक श्रृंखला शामिल है, जो न केवल पिछले कोडेक्स की तुलना में अधिक कुशल है, बल्कि विभिन्न नेटवर्क वातावरणों में अनुप्रयोगों में भी इसका उपयोग किया जा सकता है। यह तकनीकी नींव H.264 को YouTube सहित ऑनलाइन वीडियो कंपनियों द्वारा उपयोग किया जाने वाला मुख्य कोडेक बन जाता है, लेकिन इसका उपयोग करना बहुत आसान काम नहीं है। सिद्धांत रूप में, H.264 का उपयोग करने के लिए बहुत अधिक धन की आवश्यकता होती है। पेटेंट फीस।

पेटेंट लाइसेंस

MPEG-2 के पहले और दूसरे भाग और MPEG-4 के दूसरे भाग की तरह, H.264 / AVC का उपयोग करने वाले उत्पाद निर्माताओं और सेवा प्रदाताओं को पेटेंट धारकों को पेटेंट लाइसेंस शुल्क का भुगतान करने की आवश्यकता होती है। इन पेटेंट लाइसेंस का मुख्य स्रोत एक निजी संगठन है जिसे MPEG-LA LLC कहा जाता है। इस संगठन का MPEG मानकीकरण संगठन से कोई लेना-देना नहीं है, लेकिन यह संगठन MPEG-2 पार्ट वन सिस्टम, पार्ट टू वीडियो और MPEG-4 पार्ट वन का भी प्रबंधन करता है। दो-भाग वीडियो और अन्य प्रौद्योगिकी पेटेंट लाइसेंस।
अन्य पेटेंट लाइसेंस को वीआईए लाइसेंसिंग नामक एक अन्य निजी संगठन पर लागू करने की आवश्यकता होती है, जो एमपीईजी -2 एएसी और एमपीईजी -4 ऑडियो जैसे ऑडियो संपीड़न मानकों के लिए पेटेंट लाइसेंस का भी प्रबंधन करता है।

H.264 का खुला स्रोत कार्यान्वयन

ओपनह 264 सिस्को द्वारा कार्यान्वित एक खुला स्रोत एच .264 एन्कोडिंग प्रोग्राम है। यद्यपि H.264 को उच्च पेटेंट शुल्क की आवश्यकता होती है, लेकिन पेटेंट शुल्क पर एक वार्षिक सीमा होती है। सिस्को OpenH264 के लिए वार्षिक पेटेंट शुल्क का भुगतान करने के बाद, OpenH264 वास्तव में स्वतंत्र है इसे स्वतंत्र रूप से उपयोग करें।

x264 एक वीडियो कोडिंग फ्री सॉफ्टवेयर है जिसे GPL के तहत लाइसेंस प्राप्त है। X264 का मुख्य कार्य H.264 / MPEG-4 AVC वीडियो एन्कोडिंग करना है, न कि डिकोडर के रूप में।

तुलना के लिए लागत मुद्दे को छोड़कर:
Openh264 का CPU उपयोग x264 की तुलना में बहुत कम है
openh264 केवल आधार रेखा प्रोफ़ाइल का समर्थन करता है, x264 अधिक प्रोफ़ाइल का समर्थन करता है

HEVC / H.265

परिचय

उच्च दक्षता वीडियो कोडिंग (HEVC) एक वीडियो संपीड़न मानक (जिसे H.265 भी कहा जाता है) है, जिसे ITU-T H.264 / MPEG-4 AVC मानक का उत्तराधिकारी माना जाता है। 2004 में, ISO / IEC मूविंग पिक्चर एक्सपर्ट्स ग्रुप (MPEG) और ITU-T वीडियो कोडिंग एक्सपर्ट्स ग्रुप (VCEG) ने ISO / IEC 23008-2 MPEG-H पार्ट 2 या ITU-T H.265 के रूप में विकसित करना शुरू किया। HEVC / H.265 वीडियो संपीड़न मानक का पहला संस्करण 13 अप्रैल 2013 को अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ (ITU-T) के आधिकारिक मानक के रूप में स्वीकार किया गया था। HEVC को न केवल वीडियो की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए माना जाता है, बल्कि दो बार हासिल करने के लिए भी माना जाता है। H.264 / MPEG-4 AVC (एक ही तस्वीर की गुणवत्ता के तहत बिट दर में 50% की कमी के बराबर) की संपीड़न दर, और 4K रिज़ॉल्यूशन और यहां तक ​​कि अल्ट्रा-हाई-डेफिनिशन टीवी (UHDTV) का समर्थन कर सकता है, उच्चतम रिज़ॉल्यूशन 8192 × 4320 (8K रिज़ॉल्यूशन) तक पहुंचें।

पेटेंट लाइसेंस

HEVC में उन सभी सामग्री निर्माताओं की आवश्यकता होती है जो H.265 तकनीक का उपयोग करते हैं, जिसमें Apple, YouTube, Netflix, Facebook, और Amazon शामिल हैं, जो अपनी सामग्री राजस्व का 0.5% प्रौद्योगिकी उपयोग शुल्क के रूप में भुगतान करते हैं। पूरे स्ट्रीमिंग मीडिया का बाजार हर साल लगभग 100 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंचता है, और यह जारी है। वृद्धि में, 0.5% की लेवी निश्चित रूप से एक बड़ी फीस है। और उन्होंने उपकरण निर्माताओं को जाने नहीं दिया, जिसके बीच टीवी निर्माताओं को प्रति यूनिट 1.5 अमेरिकी डॉलर और मोबाइल डिवाइस निर्माताओं को 0.8 अमेरिकी डॉलर प्रति यूनिट पेटेंट फीस में भुगतान करने की आवश्यकता है। उन्होंने ब्लू-रे डिवाइस प्लेयर, गेम कंसोल और वीडियो रिकॉर्डर जैसे निर्माताओं को भी जाने नहीं दिया है, जिन्हें प्रत्येक $ 1.1 का भुगतान करना होगा।

H.265 / HEVC का ओपन सोर्स कार्यान्वयन

libde265 HEVC स्ट्रूचर कंपनी द्वारा ओपन सोर्स लाइसेंस GNU लेसर जनरल पब्लिक लाइसेंस (LGPL) के तहत प्रदान किया जाता है, और दर्शक धीमी इंटरनेट गति पर उच्चतम गुणवत्ता की छवियों का आनंद ले सकते हैं। एच .264 मानक के आधार पर पिछले डिकोडर्स की तुलना में, libde265 HEVC डिकोडर आपके पूर्ण HD सामग्री को दो बार दर्शकों तक ला सकता है, या स्ट्रीमिंग के लिए आवश्यक बैंडविड्थ को 50% तक कम कर सकता है।

X265 मल्टीकोरवेयर द्वारा विकसित किया गया है और जीपीएल समझौते के तहत खुला है।

VP8

परिचय

VP8 एक खुला वीडियो संपीड़न प्रारूप है जिसे पहले On2 टेक्नोलॉजीज द्वारा विकसित किया गया था और फिर Google द्वारा जारी किया गया था। उसी समय, Google ने VP8 कोडेड कार्यान्वयन लाइब्रेरी: libvpx भी जारी किया, जिसे बीएसडी लाइसेंस शर्तों के रूप में जारी किया गया था, और बाद में पेटेंट का उपयोग करने का अधिकार जोड़ा गया। कुछ तर्कों के बाद, वीपी 8 के प्राधिकरण को एक मुक्त स्रोत प्राधिकरण के रूप में पुष्टि की गई।

वर्तमान में, वीपी 8 का समर्थन करने वाले वेब ब्राउज़र ओपेरा, फ़ायरफ़ॉक्स और क्रोम हैं।

पेटेंट लाइसेंस

मार्च 2013 में, Google ने एमपीईजी एलए और 11 पेटेंट धारकों के साथ एक समझौता किया, जिससे Google को वीपी 8 और उसके पिछले वीपीएक्स और अन्य एन्कोडिंग्स प्राप्त करने की अनुमति मिली, जो पेटेंट पर उल्लंघन कर सकते हैं। इसी समय, Google VP8 उपयोगकर्ताओं से संबंधित पेटेंट को फिर से अधिकृत भी कर सकता है। , यह समझौता अगली पीढ़ी के वीपीएक्स एन्कोडिंग के लिए भी उपयुक्त है। अब तक, MPEG LA ने VP8 पेटेंट केंद्रीकृत लाइसेंसिंग गठबंधन की स्थापना छोड़ दी है, और VP8 उपयोगकर्ता संभव पेटेंट उल्लंघन रॉयल्टी के बारे में चिंता किए बिना इस कोड को नि: शुल्क उपयोग करने के लिए निर्धारित करने में सक्षम होंगे।

वीपी 8 का खुला स्रोत कार्यान्वयन

Libvpx VP8 का एकमात्र खुला स्रोत कार्यान्वयन है। इसे On2 Technologies द्वारा विकसित किया गया था। Google द्वारा इसे अधिग्रहित करने के बाद, इसने अपना स्रोत कोड खोला। लाइसेंस बहुत ढीला है और इसे स्वतंत्र रूप से इस्तेमाल किया जा सकता है।

VP9

परिचय

VP9 का विकास 2011 की तीसरी तिमाही में शुरू हुआ। लक्ष्य एक ही छवि गुणवत्ता के तहत VP50 एन्कोडिंग की तुलना में फ़ाइल का आकार 8% कम करना है। एन्कोडिंग दक्षता में HEVC एन्कोडिंग को पार करने के लिए एक और लक्ष्य है।

13 दिसंबर 2012 को, क्रोमियम ब्राउज़र ने VP9 एन्कोडिंग के लिए समर्थन जोड़ा। 9 फरवरी, 21 को VP2013 एन्कोडेड वीडियो प्लेबैक का समर्थन करने के लिए क्रोम ब्राउज़र शुरू हुआ।

Google ने घोषणा की कि वह 9 जून 17 को VP2013 कोड के विकास को पूरा करेगा, जब Chrome ब्राउज़र डिफ़ॉल्ट रूप से VP9 कोड का मार्गदर्शन करेगा। 18 मार्च 2014 को, मोज़िला ने फ़ायरफ़ॉक्स ब्राउज़र में VP9 समर्थन जोड़ा।

3 अप्रैल 2015 को, Google ने libvpx1.4.0 जारी किया, जिसमें 10-बिट और 12-बिट बिट गहराई के लिए समर्थन जोड़ा गया, 4: 2: 2 और 4: 4: 4 क्रोमा नमूनाकरण, और VP9 मल्टी-कोर एन्कोडिंग / डिकोडिंग।

पेटेंट लाइसेंस

वीपी 9 एक खुला प्रारूप, रॉयल्टी-मुक्त वीडियो एन्कोडिंग प्रारूप है।

वीपी 9 का खुला स्रोत कार्यान्वयन

libvpx Google द्वारा विकसित और अनुरक्षित VP9 का एकमात्र खुला स्रोत कार्यान्वयन है। कुछ कोड VP8 और VP9 द्वारा साझा किए गए हैं, और बाकी क्रमशः VP8 और VP9 के कोडेक कार्यान्वयन हैं।

VP9 और H.264 और HEVC की तुलना
विभिन्न प्रस्तावों पर HEVC और H.264 की तुलना
H.264 / MPEG-4 की तुलना में, HEVC की औसत बिट दर में कमी है:

यह देखा जा सकता है कि बिट दर में 60% से अधिक की गिरावट आई है

HEVC (H.265) को VP9 और H.264 के लिए बिट रेट सेविंग में ज्यादा फायदा है, वही PSNR के तहत क्रमशः 48.3% और 75.8% की बचत होती है।
H.264 को एन्कोडिंग समय में भारी लाभ होता है। VP9 और HEVC (H.265) की तुलना में, HEVC VP6 के 9 गुना है, और VP9 H.40 के लगभग 264 गुना है।