黃金幀編解碼器實現高質量實時網絡視頻
加入技術交流群
豎：平均峰值信噪比 (分貝)橫：數據率 (每秒千比特)
圖4：采用與不采用黃金幀的移動及日歷的峰值信噪比 (PSNR) 之對比
實時質量
在最簡單的模式下，On2 VP7編碼器使用的周期數只比解碼器多 30％，但仍然保持出色的質量。當有大量可用周期時，實時 VP7 更能夠產生媲美最佳離線編碼的質量。而且，這是自動實現的：VP7 乘以每一個編碼幀，并自動調節其復雜性，以確保盡可能利用可用周期來獲得最佳質量。
能夠達到這樣，是因為 TrueMotion VP7 采用了一套自適應算法 (adaptive algorithms) 和探試性 (heuristics) 方法。這些算法決定哪些運動向量和模式最可能產生最佳結果。工作良好的模式和運動向量會被探試得更頻繁，而無法產生好結果的模式則被完全關閉、或被禁止到這個在所有模式下的誤差超過了一個自適應閾值。這些閾值和兩次調節間的周期也都是自適應的。當VP7的壓縮速度足夠快時，閾值和探試周期增加。當VP7工作順利時，對模式的探試便更頻繁。
在VP7擁有多余時間的極端情況下，它會回復到最低和最佳模式，甚至回到允許完全搜索和速率失真優化的某一點。在相反的極端情況下，VP7 可能在整個幀上只進行5或6次運動搜索，而每個宏模塊 (macroblock) 只檢查2或3個不同模式，就會產生結果。
實時模式
為了確保靜態相機的視頻會議具有出色的實時模式，On2 VP7 充分利用了預測有時是接近完美的這項特點。如果VP7 (通過運動或模式搜索) 發現預測器與它將進行編碼的原始幀非常匹配，它會避免進行大量工作。在這種情況下，VP7放棄了正向變換、量化、令牌化(tokenization)、逆量化、逆向變換和重組代碼等操作。唯一需要保留的是在比特流中加入一套代表所有0的令牌 (token)，并直接把預測器拷貝到幀緩沖器中。如果這種情況時常發生，編碼器實際上比解碼器運行得快，故無法縮短從比特流讀取令牌的時間。
這種技術可能對感知視頻流質量有重大的影響。它可通過忽略較小的變化 (由相機噪聲引起的波動) 來消除背景噪聲。另外，它讓編碼器把所有可用周期都集中用在包含顯著變化 (移動的部分) 的小部分視頻屏幕上。因此，觀者最關心的圖像部分，亦即發言者的面孔，將獲得最多的周期。
解碼器的復雜度
為了確保解碼速度，On2 VP7比特流采用了一種創新性的簡單設計。
象其它編解碼器一樣，VP7也采用了一個環內去塊效應濾波器 (一般稱為環路濾波器)，以解決模塊邊緣的方塊效應問題。這種方案在模塊邊界上運用了一個自適應的一維 (one-dimensional) 模糊／低通濾波器。VP7 的濾波器可在字符算法中單獨工作，任何可能溢出 (超出字符邊界0-255) 的中間操作都會被鉗位。這就確保了 SIMD 指令使用的最大寬度，并意味著，如果一個處理器能支持64位SIMD，則VP7的環路濾波器比相同的C操作快了將近8倍。
On2 VP7 的預測濾波器比許多其它編解碼器簡單。預測器總是由單一幀創建，而且在正向和后向參考幀之間絕沒有插補。如果使用了任何亞像素運動，則可在該單一幀上運用單階濾波器來完成。
簡化的熵邏輯
On2 VP7還采用了一種比其它先進編解碼器更簡單的熵 (entropy) 編碼技術。熵解碼包含了簡單的字符算法，可利用乘法或幾種查找算法進行計算。雖然VP7使用了精密的自適應內容建模技術，但若每一比特位都根據比特流進行解析，則不適合。
靈活的解碼實現方案
On2 VP7的比特流劃分方法在構建快速解碼器時保留了許多選項。所有模式和運動向量信息都存儲在一個子流中；所有剩余信息則被存儲在另一個單獨的子流中。創建整個預測幀的工作可被分離出來，在處理器的一個單獨內核上運行，而該處理器會分析和產生剩余信息供稍后重組之用。或者，VP7 解碼器可采用較傳統的運行方法，一次處理一個宏模塊，從一個子流中取出單個模式和運動向量，然后從另一個子流的該宏模塊中取出剩余信息。兩個極端選擇之間可進行折衷，以確保低數據率和低指令緩存失效率。
總結
由于On2的VP7 專有壓縮技術具有種種優勢，因此獲得了市場的廣泛采納。黃金幀、出色的實時質量和解碼器的簡易性，都讓On2 VP7成為目前網絡視頻及未來可能應用的理想選擇。
評論