如何写一个视频编码器演示篇

先前写过《视频编码原理简介》,有朋友问光代码和文字不太真切,能否补充几张图片,今天我们演示一下:

这是第一帧画面:P1(我们的参考帧)

这是第二帧画面:P2(需要编码的帧)

从视频中截取的两张间隔 1-2 秒的画面,和实际情况类似,下面我们参考 P1 进行几次运动搜索:

搜索演示1:搜索 P2 中车辆的车牌在 P1 中最接近的位置(上图 P1,下图 P2)

这是一个演示程序,鼠标选中 P2 上任意 16×16 的 Block,即可搜索出 P1 上的 BestMatch 宏块。虽然车辆在运动,从远到近,但是依然找到了最接近的宏块坐标。

搜索演示2:空中电线交叉位置(上图 P1,下图 P2)

搜索演示3:报刊停的广告海报

同样顺利在 P1 中找到最接近 P2 里海报的宏块位置。

图片全搜索:根据 P1 和运动矢量数据(在 P2 中搜索到每一个宏块在 P1 中最相似的位置集合)还原出来的 P2' ,即完全用 P1 各个位置的宏块拼凑出来最像 P2 的图片P2',效果如下:

仔细观察,有些支离破碎对吧?肯定啊,拼凑出来的东西就是这样,现在我们用 P2` 和 P2 像素相减,得到差分图 D2 = (P2′ -- P2) / 2 + 0x80:

嗯,这就是 P2` 和 P2 两幅图片的不同处,看到没?基本只有低频了!高频数据少到我们可以忽略,这时用有损压缩方式比较差的效果来保存误差图 D2,只要 5KB 的大小。

接着我们根据运动矢量还原的 P2' 以及差分图D2来还原新的 P2,NewP2 = P2′ + (D2 -- 0x80)* 2:

这就是之前支离破碎的 P2` 加上误差 D2 后变成了清晰可见的样子,基本还原了原图P2。

由于 D2 仅仅占 5KB,加上压缩过后的运动矢量不过 7KB,所以参考 P1 我们只需要额外 7KB 的数据量就可以完整表示 P2 了,而如果独立将 P2 用质量尚可的有损压缩方式独立压缩,则至少要去到 50-60KB,这一下节省了差不多 8 倍的空间,这就是所谓运动编码的基本原理。

实际在使用中,参考帧并不一定是前面一帧,也不一定是同一个 GOP 的 I 帧,因为 GOP 间隔较长时,后面的图片离 I 帧变化可能已经很大了,因此常见做法是最近 15 帧中选择一帧误差最小的作为参考帧,虽然彩色画面有 YUV 三个分量,但是大量的预测工作和最有选择通常是根据 Y 分量的灰度帧进行判断的。

再者误差我们保存的是(P2-P2')/2 + 0x80,实际使用时我们会用更有效率的方式,比如让 -64,64 之间的色差精度为 1,-255,-64, 64, 255 之间的色差精度为 2-3,这样会更加真实一些。

同时上文很多地方用的是直接 lzma2 进行简单存储,实际使用时一般会引入熵编码,对数据进行一定层次的整理然后再压缩,性能会好不少。

现代视频编码中,除了帧间预测,I 帧还使用了大量帧内预测,而不是完全 dct 量化后编码,前面帧间预测我们使用了参考帧的宏块移动拼凑新帧的方式进行,而所谓帧内预测就是同一幅画面中,未编码部分使用已编码部分拼凑而成。。。。。。。

这些说来话就长了,不过此时相信各位理解起 MPEG2 来会发现并不是什么太深奥的东西,MPEG2 的各项规范熟悉了,H.264 也就好说了,读资料的同时自己做一下试验参照理论,应该能轻松很多。

相关推荐
hflmwl86 小时前
Wise Data Recovery找回误删的文档照片音乐和视频
音视频·datarecovery·找回误删的文档照片音乐和视频·找回误删的文档照片音乐视频
技灵AI6 小时前
AI 视频转场提示词怎么写?让前后画面衔接更自然
人工智能·prompt·aigc·音视频
youandyouyou8 小时前
跨区培训的屏幕共享怎么做才稳?同屏同步与弱网优化实践
音视频·网络通信
开开心心就好8 小时前
课堂随机点名工具,绿色版免安装双击即用
java·服务器·前端·ffmpeg·音视频·perl·symfony
美狐美颜SDK开放平台8 小时前
直播APP集成美颜SDK,如何梳理第三方组件的数据权限?
开发语言·人工智能·深度学习·音视频·第三方美颜sdk
l143723326710 小时前
批量视频硬字幕擦除多少钱?影响报价的关键因素全解析
音视频
海水冷却10 小时前
RTC 如何成为流媒体时代的实时基础设施
实时音视频·rtc
重生六道10 小时前
B站视频时长统计:一段JS脚本搞定分P/合集总时长(附倍速计算)
开发语言·javascript·音视频
音视频牛哥10 小时前
不换摄像机,也能接入 WebRTC?SmartMediaKit RTSP/RTMP 转 WHIP 技术实践
音视频·webrtc·smartmediakit·rtsp转whip·rtmp转whip·whip推流·rtsp转webrtc播放
lll235269177911 小时前
Android APP短视频音频提取,主流工具怎么选
ffmpeg·音视频