黃金質(zhì)量 - 實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)計(jì)方案

　　On2 VP7技術(shù)還利用黃金幀來提高質(zhì)量。在極緩慢地移動(dòng)的鏡頭或變焦中，一個(gè)周期性的高質(zhì)量黃金幀會(huì)恢復(fù)在重復(fù)應(yīng)用環(huán)路濾波器或亞像素運(yùn)動(dòng) （sub-pixel motion） 時(shí)所丟失的細(xì)節(jié)，從而保持圖像的質(zhì)量，而結(jié)果可以相當(dāng)明顯 （見圖4）。在另一些情況下，黃金幀還可作為一個(gè)良好的預(yù)測器，預(yù)測屏幕上的某些圖像何時(shí)返回到先前的位置。

　　豎：平均峰值信噪比 （分貝） 橫：數(shù)據(jù)率 （每秒千比特）

　　圖4：采用與不采用黃金幀的移動(dòng)及日歷的峰值信噪比 （PSNR） 之對比

　　實(shí)時(shí)質(zhì)量

　　在最簡單的模式下，On2 VP7編碼器使用的周期數(shù)只比解碼器多 30％，但仍然保持出色的質(zhì)量。當(dāng)有大量可用周期時(shí)，實(shí)時(shí) VP7 更能夠產(chǎn)生媲美最佳離線編碼的質(zhì)量。而且，這是自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的：VP7 乘以每一個(gè)編碼幀，并自動(dòng)調(diào)節(jié)其復(fù)雜性，以確保盡可能利用可用周期來獲得最佳質(zhì)量。

　　能夠達(dá)到這樣，是因?yàn)?TrueMotion VP7 采用了一套自適應(yīng)算法 （adaptive algorithms） 和探試性 （heuristics） 方法。這些算法決定哪些運(yùn)動(dòng)向量和模式最可能產(chǎn)生最佳結(jié)果。當(dāng)VP7工作順利時(shí)，對模式的探試便更頻繁。

　　在VP7擁有多余時(shí)間的極端情況下，它會(huì)回復(fù)到最低和最佳模式，甚至回到允許完全搜索和速率失真優(yōu)化的某一點(diǎn)。在相反的極端情況下，VP7 可能在整個(gè)幀上只進(jìn)行5或6次運(yùn)動(dòng)搜索，而每個(gè)宏模塊 （macroblock） 只檢查2或3個(gè)不同模式，就會(huì)產(chǎn)生結(jié)果。

　　實(shí)時(shí)模式

　　為了確保靜態(tài)相機(jī)的視頻會(huì)議具有出色的實(shí)時(shí)模式，On2 VP7 充分利用了預(yù)測有時(shí)是接近完美的這項(xiàng)特點(diǎn)。如果VP7 （通過運(yùn)動(dòng)或模式搜索） 發(fā)現(xiàn)預(yù)測器與它將進(jìn)行編碼的原始幀非常匹配，它會(huì)避免進(jìn)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(yù)測器拷貝到幀緩沖器中。如果這種情況時(shí)常發(fā)生，編碼器實(shí)際上比解碼器運(yùn)行得快，故無法縮短從比特流讀取令牌的時(shí)間。

　　這種技術(shù)可能對感知視頻流質(zhì)量有重大的影響。它可通過忽略較小的變化 （由相機(jī)噪聲引起的波動(dòng)） 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(dòng)的部分） 的小部分視頻屏幕上。因此，觀者最關(guān)心的圖像部分，亦即發(fā)言者的面孔，將獲得最多的周期。

　　解碼器的復(fù)雜度

　　解碼器是一個(gè)重要前端控制設(shè)備。在主機(jī)的控制下，可使前端設(shè)備產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。解碼器，國外稱其為接收器/驅(qū)動(dòng)器（Receiver/Driver）或遙控設(shè)備（Telemetry），是為帶有云臺(tái)、變焦鏡頭等可控設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)電源并與控制設(shè)備如矩陣進(jìn)解碼器（Decoder）行通訊的前端設(shè)備。通常，解碼器可以控制云臺(tái)的上、下、左、右旋轉(zhuǎn)，變焦鏡頭的變焦、聚焦、光圈以及對防護(hù)罩雨刷器、攝像機(jī)電源、燈光等設(shè)備的控制，還可以提供若干個(gè)輔助功能開關(guān)，以滿足不同用戶的實(shí)際需要。高檔次的解碼器還帶有預(yù)置位和巡游功能

　　為了確保解碼速度，On2 VP7比特流采用了一種創(chuàng)新性的簡單設(shè)計(jì)。

　　象其它編解碼器一樣，VP7也采用了一個(gè)環(huán)內(nèi)去塊效應(yīng)濾波器 （一般稱為環(huán)路濾波器），以解決模塊邊緣的方塊效應(yīng)問題。這種方案在模塊邊界上運(yùn)用了一個(gè)自適應(yīng)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(dú)工作，任何可能溢出 （超出字符邊界0-255） 的中間操作都會(huì)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(gè)處理器能支持64位SIMD，則VP7的環(huán)路濾波器比相同的C操作快了將近8倍。

　　On2 VP7 的預(yù)測濾波器比許多其它編解碼器簡單。預(yù)測器總是由單一幀創(chuàng)建，而且在正向和后向參考幀之間絕沒有插補(bǔ)。如果使用了任何亞像素運(yùn)動(dòng)，則可在該單一幀上運(yùn)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(jìn)編解碼器更簡單的熵 （entropy） 編碼技術(shù)。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(jìn)行計(jì)算。雖然VP7使用了精密的自適應(yīng)內(nèi)容建模技術(shù)，但若每一比特位都根據(jù)比特流進(jìn)行解析，則不適合。

　　靈活的解碼實(shí)現(xiàn)方案

　　用特定方法把數(shù)碼還原成它所代表的內(nèi)容或?qū)㈦娒}沖信號、光信號、無線電波等轉(zhuǎn)換成它所代表的信息、數(shù)據(jù)等的過程。解碼在無線電技術(shù)和通訊等方面廣泛應(yīng)用。

　　On2 VP7的比特流劃分方法在構(gòu)建快速解碼器時(shí)保留了許多選項(xiàng)。所有模式和運(yùn)動(dòng)向量信息都存儲(chǔ)在一個(gè)子流中；所有剩余信息則被存儲(chǔ)在另一個(gè)單獨(dú)的子流中。VP7 解碼器可采用較傳統(tǒng)的運(yùn)行方法，一次處理一個(gè)宏模塊，從一個(gè)子流中取出單個(gè)模式和運(yùn)動(dòng)向量，然后從另一個(gè)子流的該宏模塊中取出剩余信息。兩個(gè)極端選擇之間可進(jìn)行折衷，以確保低數(shù)據(jù)率和低指令緩存失效率。

　　總結(jié)

　　由于On2的VP7 專有壓縮技術(shù)具有種種優(yōu)勢，因此獲得了市場的廣泛采納。黃金幀、出色的實(shí)時(shí)質(zhì)量和解碼器的簡易性，都讓On2 VP7成為目前網(wǎng)絡(luò)視頻及未來可能應(yīng)用的理想選擇。

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