視頻解碼新世代　AV1你準(zhǔn)備好了嗎？

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視頻解碼之前是什么？

現(xiàn)在的視頻內(nèi)容無一例外都是數(shù)字格式的，如果只是原始的視頻數(shù)字內(nèi)容，其龐大的體積是無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，這就需要編碼將其有序地壓縮成合適大小，再進(jìn)行傳輸。

實(shí)際上，一如MP3格式的數(shù)字音樂一樣，目前主流的視頻編碼算法均屬于有損編碼，通過對(duì)視頻造成有限而可以容忍的損失，獲取相對(duì)更高的編碼效率。在編碼過程中造成信息損失的部分被稱作變換量化。

這個(gè)量化過程通過對(duì)視頻內(nèi)容中低頻區(qū)的系數(shù)進(jìn)行細(xì)量化，高頻區(qū)的系數(shù)進(jìn)行粗量化，去除了人眼不敏感的高頻信息，從而降低信息傳送量。因此，量化是一個(gè)有損壓縮的過程，而且是視頻壓縮編碼中質(zhì)量損傷的主要原因。

當(dāng)然，實(shí)際上各種編碼格式對(duì)視頻的壓縮方法技術(shù)有很多細(xì)節(jié)，筆者只是粗淺的解讀一下方便讀者理解。

編碼完成的視頻，無論是下載還是在線直接播放，都需要我們的設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)格式的解碼，才能將數(shù)字信息“轉(zhuǎn)化”為我們能看到的圖像，繼而播放。

這個(gè)解碼過程就需要GPU的參與了，所以我們的顯卡GPU中，實(shí)際上都有專門的單元負(fù)責(zé)視頻的編解碼工作。只不過，這些單元都是固化在GPU內(nèi)部，你的GPU能夠支持何種格式的視頻編解碼從一開始就已經(jīng)確定，無法通過軟件升級(jí)的方式獲得新的編解碼能力。

而CPU也不是不可以進(jìn)行編解碼工作，我們通常會(huì)說CPU解碼為軟解碼，GPU解碼為硬解碼。這是因?yàn)镃PU是通過軟件計(jì)算的方式，將CPU資源“挪用”來處理視頻的編解碼格式。這樣做的好處是在GPU不支持某些視頻編碼格式的時(shí)候，我們依舊能夠依靠CPU軟解碼正常播放。缺點(diǎn)自然是對(duì)CPU的資源占用頗高，影響電腦性能。

以英偉達(dá)顯卡為例，NVIDIA Codec硬件編解碼的性能不是CPU軟解可以匹敵的，特別是多路編碼的情況下，軟件調(diào)用顯卡去編解碼會(huì)大大提高效率，節(jié)省時(shí)間。其次，CPU在進(jìn)行編解碼時(shí)，硬件占用率會(huì)很高，這樣就會(huì)影響其他應(yīng)用的正常運(yùn)行，特別是在做圖形設(shè)計(jì)或者游戲過程中，編碼占用太多CPU資源就會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用卡頓。而使用顯卡編碼不會(huì)占用太多系統(tǒng)資源，不會(huì)影響應(yīng)用的使用性能。

最流行的編碼格式是什么？

目前最流行的編碼格式主要集中在H.264和HEVC兩種，這也是目前最為主要的視頻編碼格式，包括常見的1080P、4K格式視頻文件，甚至不少在線視頻網(wǎng)站也采用這些格式。此外，還有一個(gè)冉冉升起的新興AV1編碼，很有可能實(shí)現(xiàn)跨越式的發(fā)展，成為日后的主流視頻編碼格式——原因無它，沒有專利費(fèi)用。

H.264我最流行！

H.264，又稱為MPEG-4第10部分的高級(jí)視頻編碼（MPEG-4 Part10，Advanced Video Coding，縮寫為MPEG-4 AVC），是一種基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)囊曨l編碼標(biāo)準(zhǔn) 。到2014年，它已經(jīng)成為高精度視頻錄制、壓縮和發(fā)布的最常用視頻編碼格式之一了。而且，H.264更因其是藍(lán)光盤的其中一種編解碼標(biāo)準(zhǔn)而著名，所有藍(lán)光盤播放器都必須能解碼H.264。另外， 因?yàn)樗哂袠O高的壓縮比，也成為諸多在線視頻網(wǎng)站的首選視頻編碼格式。

H.264的最大優(yōu)勢(shì)是數(shù)據(jù)壓縮率高，在相同的條件下，H. 26 4壓縮圖像的質(zhì)量比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5倍～2倍。例如，如果原始視頻文件的大小是100GB，采用MPEG2壓縮標(biāo)準(zhǔn)會(huì)壓縮成一個(gè)4GB的文件，壓縮比為25∶1，而采用H.264編碼處理這個(gè)100GB的視頻，則能壓縮成980MB的大小，壓縮比達(dá)到驚人的102∶1。