H264可扩展视频编解码器SVC应用详解

1、可扩展视频编解码器(SVC)应用详解可扩展视频编解码器已经被开发了许连年。广播行业严格地受到业已成立的各类 标准的操纵，因此在采纳这一技术上一直反映迟缓。处置器、传感器和显示技术 的进步正在点爆各类视频应用。互联网和IP技术正无缝地把视频伺服至更为不 同和远程的由显示设备组成的社群。可扩展视频编解码器一一如SVC知足了许 多这些系统的需求，而且它们可能促使视频被普遍采纳为通信媒介的催化剂。编解码器被用于紧缩视频，以减小传输视频流所需要的带宽，或，降低把视频文 件存档所需要的存储空间。这种紧缩的代价确实是增大计算要求：紧缩比越高， 对计算能力的要求就越高。在带宽与计算要求之间做出折中，关于概念承

2、载编码视频流所需要的最小信道带 宽和编码设备的最小指标均有阻碍。在传统的像广播电视机如此的视频系统中， 解码器的最小标准(在机顶盒的情形下)易于被概念。但是，目前视频被愈来愈多地由各类各样的应用所采纳，相应地，有各类各样的 客户设备，这些设备包括从运算机观看互联网视频，到便携式数字助理(PDA)和 小巧的蜂窝。针对这些设备的视频流必需是不同的。为了更好地兼容特定的观看设备和信道带宽，必需采纳不同的设置对视频流多次 编码。每一个设置的组合必需向用户产生一个知足视频流传输所需带宽的视频 流和对观看设备进行解码的能力。若是原始解压视频流不可用，那么，编码视频 流必需笫一被解码，然后采纳新的设置进行解

3、码。这种做法是十分昂贵的。在理想的情形下，视频仅仅以高效率的编解码器被编码一次。若是通过解码的话, 取得的视频流会产生全分辨率的视频。另外，在理想的情形下，若是较低分辨 率或带宽的视频流需要被进一步延伸至网络当中，以锁定较低性能的设备，那么， 能够没必要采取附加的处置，就能够够发送一小部份的编码视频。这种较小的视 频流便于解码并产生较低分辨率的视频。以这种方式，编码视频流自身就能够 够适应它需要通过的信道带宽和目标设备的性能。这些确实是可扩展视频编解码 器的品质所在。可扩展视频编解码器扩展至的可扩展视频编解码器SVC),被设计来传递上述理想情形的各类益处。 它以先进视频编解码器标准AVC)为基

4、础，并高度利用了原始编解码器的各类工 具和概念。但是，它产生的编码视频是空间上临时可扩展的，而且是在视频质量 方面可扩展的。也确实是说，它能够产生不同帧速度、分辨率或质量品级的解 码视频。SVC扩展引入了一种原始AVC编解码器一在编码视频内的各层一不存在的概念。 基础层对视频流的最低临时、空间和品质表现进行编码。增强各层利用基础层作 为起点，对附加信息进行编码，从而在解码进程中把编码结果用于重构高质量、 高分辨率或；临时的视频版本。通过对大体层和仅仅是所需要的后来增强层进行解码，解码器能够以所希望的特 点产生一种视频流。图1所示为SVC流的分层结构。在编码的进程中，要利用 仅仅对较低级各层的参

5、考，警惕地解码一个特殊层。以这种方式，编码流能够在 任意点被删节，可是，仍然维持有效的、可解码的视频流。Increase QualityEnhancement LaybEnhancement Layer 00口0口口口口口口Enhancement Layer。0。口00000Increase Frame RateIncrease Re?oluhon图1： SVC分层结构。这种分层方式让所生成的一个编码流能够被删节以限制所消耗的带宽或降低解 码计算的要求。删节进程完全通过从编码视频流提取所需要的各层而组成。那个 进程乃至能够在网络中执行。High Definition: Levels 1,2,3

6、,4 10Mb/SCIF Resolution: Levels 1,2 500Kb/S图2：调剂品级以降低带宽和分辨率。也确实是说，随着视频流从高带宽转换为较低带宽的网络（例如，通过WiFi链路 从以太网转换至手持），要针对可用的带宽调剂视频流的大小。在上述例子中， 要针对无线链路的带宽调剂视频流的大小和手持解码器的解码能力。图2显示了 个人电脑把低带宽的视频流转为为移动设备视频流的例子。SVC揭秘为了实现临时的可扩展性，SVC链接其参考帧和预测帧，这与传统的AVC编码 器略微不同。SVC采纳分层预测结构，如图3所示，而不是传统的内帧（I帧）、 双向帧（B帧）和预测帧（P帧）的关系。图3：传统

7、的I、P和B帧的关系。分层结构概念最终视频流的临时分层。图4描述了可能的分层结构。在那个特殊 的例子中，各帧仅仅依照上次显现的各帧进行预测。这就确保该结构不单单展现 临时的可扩展性，而且显示了低的延迟。TO T3 T2 T3 T1 T3 T2 T3TO T3 T2图4：在SVC中的分层预测帧。那个方案具有四个嵌套的临时层：TO （基础层）、丁一、T2和T3。由T1和T2各 层组成的帧仅仅由TO层中的各帧预测。在T3层中的各帧仅仅由T1或T2各层中 的各帧来预测。为了以帧每秒的速度播放编码帧，仅仅组成TO的各帧需要被解码。所有的其它 各帧能够被抛弃。为了以的速度播放，要对组成TO以及T1的各层进

8、行解码。 在T2和T3中的各帧被抛弃。类似地，若是组成TO、在和T2的各帧被解码,所 取得的视频流将以15fps的速度播放。若是所有 帧均被解码，那么，完全的30fps 视频流被恢复。相较之下，在SVC （关于Baseline Profile来讲，仅仅双向预测帧被应用）中， 不管需要的显示率是什么，所有帧均需被解码。为了转换至一个低带宽网络，整 个视频流均需要被解码，不需要的帧能够被抛弃，然后，从头编码。在SVC中的空间可扩展性遵循类似的原那么。在这一情形下，较低分辨率的各 帧被编码为基础帧。经解码和上行采样的基础帧被用于对较高阶各层进行预测。 重构原始场景细节所需要的附加信息被编码为一个独立

9、的增强层。在某些情形 下，重用运动信息能够进一步增加编码效率。同时联播与SVC 在SVC中存在于可扩展性相关的开销。正如咱们在图3中所看到的那样，参考 帧与预测帧之间的距离在时刻（例如从T0至T1）上比传统的帧结构要长。在具有 高运动图像的场景中，这能够致使效率稍低的紧缩。为了对视频流各层级结构进 行治理，也存在相关的开销。整体而言，跟不具有可扩展性的全分辨率和全帧速度视频组成的视频流相较，具 有三层临时可扩展性和三层空间可扩展性的SVC视频可能要大20%以上。若 是采纳 编解码器对可扩展性进行仿真，就需要多个编码视频流，从而致使更高 的带宽要求或贯穿网络的昂贵解码和二次编码。SVC的额外益处

10、：误码恢复 误码恢复的传统实现方式是把附加的信息添加至视频流当中，以便监测和校正误 码。SVC的分层方式意味着不需要增加大的开销，就能够够在较小的大体层上 执行高级别的误码监测和校正。若是要把相同程度的误码监测和校正功能应用于 AVC视频流中，那就需要把整个视频流 爱惜起来，从而致使视频流更大。若是 在SVC视频流中监测出误码，那么，就能够够慢慢让分辨率和帧速度退化，直 至一若是需要的话一只有高度受爱惜的基础层才 能够利用。依照这一方式，在 噪声条件下的退化要比在AVC环境下更让人能够同意。存储治理因为SVC视频流或文件即便在被删节的情形下仍然可被解码，SVC既能够在传 输进程当中、也能够在文

11、件被存 储以后采纳。把被分解的文件存储在光盘上并 取消增强层，就能够够在不对存储在文件中的视频流进一步处置的情形下，紧缩 文件的大小。这关于需要“要么全数管、要么不管”的方式进行光盘治理的AVC 文件来讲是不可能的。内容治理SVC视频流或文件固有地包括较低分辨率和帧速度的视频流。这些视频流能够 被川于加速视频分析的应用或分类各类算法。临时可扩展性也使得视频流易于以 快速进退的方式搜索。应用案例SVC的典型应用是监控系统(Stretch公司在那个领域提供市场领先的解决方 案，请访问其网站了解更多的细节)。以IP摄像机把视频馈入视频内容被存储 的操纵间的情形为例，在视频流上要运行大体运动监测分析。

12、在操纵间显示器上, 以摄像机最大的分辨率(1280 X 720)观看馈入的视频，并以D1 (720 X 480)的分 辨率存储在保留光盘空间上。第一反映团队也在现场反映车内的移动终端上接入 视频流。那些显示器的分辨率是CIF (352x240),而视频流的伺服速度为7fps。在利用AVC实现的进程中，首要约束可能确实是该摄像机伺服多个视频流。在 那个例子中，一个分辨率为1280x720,而另一个分辨率为720x480。在就给 摄像机增加了额外的本钱，可是，让视频流能够在操纵间被直接记录，与此同时, 另一个视频流被解码和显示。若是没有这一功能，那就需要采纳昂贵的解码、重定尺寸和从头编码步骤。D1

13、 流也能够被解码并从头调剂大小，以转换为CIF分辨率，从而馈入在视频流上 运行的视频分析(工具)上。CIF分辨率在时刻上骤减以实现每秒7帧和从头编码, 以便让笫一反映车通过无线链路加以利用。图5显示了利用AVC可能实现的一 个系统。图5： AVC的视频监控应用。利用SVC编解码器，就能够够放宽对摄像机伺服多个视频流的要求，降低系统 复杂性，紧缩摄像机与操纵间之间的网络带宽。完整的1280x720视频流此刻 能够被存储在网络视频刻录机(NVR)上，这些文件能够被方便地分解.，以创建 D1(或CIF)视频流，从而在给定的时期以后把光盘空间腾 空出来。CIF视频流 能够直接由NVR伺服，以实现分析工

14、作，而降低了帧速度的笫二视频流能够被 提供给第一反映车利用。图6显示了 SVC的一种可能的实现方案。& Analytics图6： SVC视频监控应用。因此，全然没有必要在视频流本身上进行操作，在业已存储的文件上进行操作就 足够了。其优势是明显的： 紧缩网络带宽；具有灵活的存储治理；取消了昂贵的解码和二次编码的步骤：若是需要的话，在NVR上的高清楚度视频能够用来归档；本文小结可扩展视频编解码器已经被开发了许连年。广播行业严格地受到业已成立的各类 标准的操纵，因此在采纳这一技术上一直反映迟缓。处置器、传感器和显示技 术的进步正在点爆各类视频应用。互联网和IP技术正无缝地把视频伺服至更为 不同和远程的由显示设备组成的社群。可扩展视频编解码器-如SVC知足了 许多