“超高清”很容易理解。简单来说就是视频画面清晰度高,分辨率达到4K甚至8K。
那么这里的“浅压缩”是什么意思呢?让我们从视频的一些基本概念开始。
视频的一些基本概念
视频本质上是快速连续播放独立画面,利用眼睛的视觉暂留效应来营造“运动”感。
视频中的每张图片称为“帧”,每秒播放的图片数量称为“帧率”。单位是FPS,即每秒帧数。一般来说,如果眼睛看到的画面帧率高于每秒10到12帧左右,就会被认为是连贯的。
为了获得更细腻的效果,电影制作中常用24FPS、25FPS、30FPS等帧率。更高的帧速率(例如60FPS 和120FPS)用于录制慢动作播放的视频。
每秒必须连续播放如此多的图像。视频的尺寸一般比图片大很多,流畅在线播放占用的带宽也大很多。
如果不做任何处理,理论上在线播放分辨率为4K、帧率为30FPS的视频,需要的带宽接近6Gbps。
这简直就是流量贪吃者。短距离有线传输还是可以的,但是无线传输就太难了。即使它像5G一样强大,但它仍然是有限的。
因此,我们需要对视频进行压缩。
视频深度压缩
为什么视频可以压缩?这是因为每一帧内以及多帧之间都存在大量的冗余信息。
首先,在每一帧中,图像中相邻像素的颜色相关性很强,纹理很可能连续变化,背景也可能有大量重复的颜色。如果使用适当的算法,可以消除冗余并压缩数据量。
那么,在多帧之间,如果没有场景切换,相邻帧之间的图像大部分都会是相同的:例如,一只蝴蝶在花间飞舞。除了蝴蝶的姿势发生变化外,多帧之间的图像的其余部分将是相同的。不变,数据自然可以被压缩。
因此,视频压缩有两种方法:“帧内预测压缩”和“帧间预测压缩”。将视频分解为多个像素块,然后将当前帧和前后帧的内容组合起来进行压缩。帧内预测的主要思想是,图片纹理是连续的,存在大量的“空间冗余”,因此可以利用相邻的解码像素来预测未知像素。实际编码时,只对原始块减去预测块后剩余的残差块进行操作,从而可以有效减少数据量。
帧间预测的主要思想是:由于相邻帧之间存在很强的相关性,并且存在大量的“时间冗余”,那么只需要找到当前块在参考帧中的位置,计算出相应的位移并获得两帧之间的残差,然后只发送数据量较小的残差帧。
这样,压缩算法将视频内容编码为I帧和P帧。 I帧作为关键帧,必须能够完全独立解码,因此只能采用帧内预测; P帧作为预测帧,仅反映前一个I帧的变化,可以使用帧内预测或帧间预测,但没有I帧就无法解码。
除了I帧和P帧之外,还有B帧(双向帧)。 B帧的编码和解码可以同时参考左右帧,需要传输的数据量更小。
由于视频内容是连续的,时域上的相关性往往较大,所以一般来说,帧间预测的压缩效率较高,因此P/B帧一般比I帧小很多。
这种帧内预测压缩和帧间预测压缩双管齐下的方法非常有效。它可以将原始视频压缩到很小的尺寸,而基本不会损失图像质量,因此也称为“深度压缩”。
以目前主流的压缩编码标准H.264为例,一段1080P分辨率、60FPS的视频,经过压缩编码后,只需要4Mbps的网络带宽,就可以在手机上有良好的体验。
深度压缩的缺点
然而,一切都有两个方面。深度压缩的成本是多少?
最容易想到的就是:直播的播放延迟。
前面提到,P帧和B帧的解码需要依赖其他帧。当终端观看直播时,接入时间点很可能是无法独立解码的预测帧。那么播放程序必须等到关键帧。正常解码播放难免会出现延迟。
想象一下,如果两个I帧之间的间隔设置为2秒,那么如果运气不好的话,连接直播后可能要等2秒才能看到画面。
上述播放的访问延迟实际上是一个小问题,但深度压缩对视频制作和播出的影响是不可接受的。
众所周知,在视频制作和播出过程中,广播电台的作用非常关键。转播台的主要功能是整合多个摄像机的视频信号,并根据现场需要进行实时切换。
我们重点关注上图的左侧。假设在春晚舞台上,某艺人正在高亢歌唱,多台摄像机从不同角度拍摄画面并发回广播电台进行制作播出处理,如切换、分屏、叠加等元素等
然而,由于这些视频流使用了深度压缩,很可能当主播将直播从摄像机1切换到摄像机2时,他正好赶上了无法解码的非关键帧。这对所有观众的屏幕都有好处。全部卡住了。
因此,在这种情况下使用深度压缩是不合适的。另外,摄像机到广播电台的距离一般不远,只需采用超大带宽的有线传输即可。不需要节省带宽,自然也不需要如此极端的压缩。使用“浅压缩”技术就足够了。
为什么需要浅压缩
所谓浅压缩,实际上就是舍弃会产生P帧或B帧的帧间预测编码,而全部采用帧内预测编码。这样生成的视频全部都是I帧,每一帧都可以完全独立解码。虽然视频数据量大大增加,但深度压缩的缺点也消除了。
既然浅压缩技术如此顺理成章,为什么会在春晚直播时引起轰动呢?
这是因为5G的引入。
传统拍摄使用固定摄像机位置或通过电缆移动摄像机位置。这是因为传输浅压缩视频需要很大的带宽。如果压缩率为1/8,4K视频每路也需要1Gbps带宽,延迟更低,普通无线方式很难满足。
但5G可以。 5G-A构建的视频制播专用网络可以实现10Gbps以上的带宽,自然可以实现“5G超高清浅压缩制播”。由于低延迟,无线摄像头和有线摄像头拍摄的图像也可以实现丝般平滑的混合。
最后我们来总结一下。
浅层压缩主要用于显示接口和专业视频制作和广播。通道带宽非常充裕,要求无损画质和低时延。压缩率一般为1/8。普通用户一般无法接触到浅层压缩,因此称为ToB压缩。
深度压缩主要是面向用户的,所以也称为ToC压缩。视频制作完成并由广播电台播出后,经过深度压缩后进行分发。压缩率可以达到1/200甚至1/500。这样不仅可以最大程度地节省传输带宽,而且观众观看起来也会流畅。
用户评论
大王派我来巡山!
哎呀,最近视频直播的延迟真的低了很多,感觉看直播的时候更顺畅了,再也不用担心错过精彩瞬间了。
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暮光薄凉
确实啊,延迟低了好多了,以前看直播总是卡顿,现在基本没这种感觉了,体验简直提升了不止一个档次。
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今非昔比'
哈哈,延迟低确实不错,但是有时候觉得太低反而没有那种紧张刺激的感觉了。
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淡抹烟熏妆丶
为什么延迟越来越低啊?我猜是不是因为技术进步了?感觉现在直播界竞争挺激烈的。
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忘故
延迟低了好,毕竟谁也不想看直播的时候遇到卡顿,特别是看游戏直播的时候。
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裸睡の鱼
低延迟确实好,但是会不会对主播的设备要求更高了?毕竟传输速度更快了。
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何必锁我心
我觉得延迟低是好事,毕竟现在大家都很忙,谁也不想花时间等直播缓冲。
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Hello爱情风
延迟低是好事,但是有时候也觉得这样直播的互动性可能不如以前了。
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玻璃渣子
为什么直播的延迟越来越低?我猜是因为直播平台都在追求用户体验吧。
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孤败
延迟低了好,但是我也担心这样会不会影响直播内容的真实性。
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疲倦了
低延迟确实不错,但是有时候也觉得这样对网络环境的要求更高了。
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青袂婉约
为什么直播延迟越来越低?难道是直播平台为了盈利在讨好用户?
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陌然淺笑
延迟低了好,不过我还是喜欢看那些有技术含量的直播,即使有时候会有点卡。
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颜洛殇
为什么视频直播的延迟越来越低?我觉得这是科技进步的体现,也让我们的生活更加便捷。
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淡淡の清香
低延迟是好事,但是有时候也觉得这样直播的内容可能没有以前那么有深度。
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短发
延迟低了好,不过我还是更喜欢那种有温度的直播,即使有时候会有点卡。
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减肥伤身#
为什么直播的延迟越来越低?我猜是因为现在的人都喜欢看直播,平台为了留住用户。
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▼遗忘那段似水年华
延迟低确实好,但是我还是希望直播内容能更加丰富多样,而不仅仅是追求低延迟。
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