Video compression - quick and easy

22.11.18 03:40 下午通过 Nils Finger

intoPIX 专家回答网络最经常提出的有关视频压缩的问题。


Why do we need video compression?

因为视频会产生数量惊人的数据。例如:您用手机拍摄了大约 300-400 张假日照片,并弹出一条"存储几乎已满"的消息。现在,静止图像通常是"有损"压缩在 10:1 与 JPEG .因此未压缩,您只能拍摄 30-40 张图像。电影通常以每秒 24 或 48 帧的速度拍摄。如果没有压缩,这意味着它将产生相同数量的 raw 数据在一秒内,作为那些填补了您的手机的存储空间。然后,想象一下,对于一个完整的电影来说,这多少钱。一般说,为了让你免于计算,平均90分钟的大片可以产生高达1TB的 raw 视频数据。而且,由于没有人想在 Netflix 真正掉到沙发上前两天开始流式传输,因此您需要视频压缩。

Where is video compression used?

由于前面提到的数据量问题,压缩基本上用于需要管理、传输或存储视频的任何地方。

如果视频被压缩或不压缩,最终用户通常看不到它,因此下面是使用压缩的示例列表以及为什么专门使用压缩:

数字影院

To offer best quality, larger resolutions, higher frame rates, higher dynamic range (HDR) and reduce the amount of hard drives film studios send to movie theaters.

高级驾驶员辅助系统

打造安全、高度连接的自动驾驶车辆(车内和外部世界),同时保持低能耗。

广播

To upgrade from HD to 4K or even 8K video, without costly infrastructure renovations and deliver videos to all our devices (from TV to tablets to mobile phone) all across the world.


专业 AV 安装

To minimize the investment in cables (e.g. Cat5 instead of Cat6) and reduce room needed for cables (e.g. single 1GB Ethernet instead of multiple) in office buildings, lecture halls, houses of worship, smart homes, transportation terminals, etc.


VR / AR gear

To allow users a wireless experience through private Wi-Fi or 5G technologies using the most reactive video compression.


卫星图像

To capture and send high resolution images (e.g. 16K x 16K pixels) all the way down to earth in a reasonable time.


消费类电子产品

To reduce the amount of electronic signals sent, managed, and stored within a device, thus reducing memory, interfaces, size and power consumption.

    

和许多其他应用程序!


视频压缩如何工作?

Simply said, you want to transform the video data from a large stream of pixel information to a more efficient stream of bits.


大多数算法使用 3 个主要步骤来实现:

1.

信息的解相关性

The pixels of a picture are reorganized to ease entropy coding efficiency, sort the data, classify the data, ... The most popular mechanisms for this are the “Discrete Cosine Transform” (DCT) and the “Discrete Wavelet Transform” (DWT).

2.

熵编码

将冗余信息编码为位,使其变小。简单地说,假设你有一个番茄的形象。在这里,该算法将最短的代码分配给非常频繁的红色,而看起来不太频繁的颜色将分配一个更长的代码。这有助于将最终代码最小化为整体代码。

3.

速率控制

在这里,您最终区分了无损压缩和无损压缩。根据目标压缩比或目标比特率,您将只保留最相关的数据,以实现最佳结果。


如何选择正确的视频编解码器?

The most important thing is to identify your needs and the challenge you want to solve first, as there are many codecs out there, that all serve a different purpose. It is easy to find good codecs: 


PEG, MPEG2, MPEG4, JPEG2000, JPEG2000 ULL, HEVC, TICO, VP9, AV1, JPEG-XS, TICO-RAW, FlinQ,等等。  


...但困难的任务是找到适合您的要求的编解码器。在任何情况下,最好联系压缩专家,如 intoPIX ,以评估您的选项。

如何在产品中实现视频压缩?

You can get COTS codecs that are already embedded on a board or you can customize your solution and then choose the platform: they can run on FPGAs, you can embed it into an ASIC, or use it software-based on GPU or CPU.

Why don’t we use video compression all the time?

事实上,压缩的使用频率比人们想象的要多。 

这在终端用户应用中尤其如此。然而,由于担心质量损失和延迟,很多专业设备仍然依赖未压缩的视频--考虑到当今超低延迟、无损质量的视频编解码器的可用性,这种担心是没有道理的。但最终,在HDR、4K、8K视频的边缘,即使是长期以来只与非压缩视频打交道的广播公司,现在也开始适应或-XS等轻量级压缩技术。由于其基于线路的延迟和无损质量,它的表现就像未压缩的视频一样,但只需要(至少)1/6的带宽。


你还在使用未压缩的视频?与我们联系,了解压缩如何简化视频传输,从而节省大量成本。

Watch the vid​eo ->