黃金幀編解碼器實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)視頻
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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(duì)比
實(shí)時(shí)質(zhì)量
在最簡(jiǎn)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。工作良好的模式和運(yùn)動(dòng)向量會(huì)被探試得更頻繁，而無法產(chǎn)生好結(jié)果的模式則被完全關(guān)閉、或被禁止到這個(gè)在所有模式下的誤差超過了一個(gè)自適應(yīng)閾值。這些閾值和兩次調(diào)節(jié)間的周期也都是自適應(yīng)的。當(dāng)VP7的壓縮速度足夠快時(shí)，閾值和探試周期增加。當(dāng)VP7工作順利時(shí)，對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)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(duì)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
為了確保解碼速度，On2 VP7比特流采用了一種創(chuàng)新性的簡(jiǎn)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(cè)濾波器比許多其它編解碼器簡(jiǎn)單。預(yù)測(cè)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(jiǎn)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(jiǎn)單的熵 (entropy) 編碼技術(shù)。熵解碼包含了簡(jiǎn)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
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。創(chuàng)建整個(gè)預(yù)測(cè)幀的工作可被分離出來，在處理器的一個(gè)單獨(dú)內(nèi)核上運(yùn)行，而該處理器會(huì)分析和產(chǎn)生剩余信息供稍后重組之用?；蛘?，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(shì)，因此獲得了市場(chǎng)的廣泛采納。黃金幀、出色的實(shí)時(shí)質(zhì)量和解碼器的簡(jiǎn)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。
評(píng)論