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문제의 배경 :
라인의 일부 화면, 정지 및 모자이크 문제를 확인하거나 비트 레이트 적응 기능을 개발하거나 클라이언트 플레이어의 JitterBuffer를 최적화하려면 인코더 송신기의 협력이 필요합니다. 인코딩 속도, 네트워크 대역폭 및 비디오 품질을 절충 한 다음 장면에 더 적합한 코드 제어 조정 체계를 선택해야합니다. 동시에 현재 인기있는 ROI 코딩 및 코딩 장면의 적응 형 학습은 콘텐츠의이 부분과 관련이 있습니다. 이 기사에서는 일반적인 비디오 인코더의 비트 전송률 제어 체계를 소개합니다. 특정 인코더는 구현 및 사용이 다를 수 있으며 API를 호출하고 소스 코드를 읽을 때 추가 분석 및 이해가 필요합니다.
배경 지식:
비디오 인코딩 프로세스에는 손실 압축 프로세스 인 양자화라는 중요한 단계가 있습니다. 양자화는 기본적으로 비디오의 비트 레이트를 결정하고 비디오의 비트 레이트는 비디오의 품질을 어느 정도 결정합니다. 양자화 값 (QP)이 클수록 양자화의 입도가 높아지고 압축률이 커지고 비트 전송률이 작아지며 비디오 품질이 낮아집니다. 모자이크가 더 크고 그림이 섬세하지 않고 그림이 흐릿하게 보입니다. 반대로 압축률이 낮고 비트율이 크고 화질이 높으며 영상이 섬세하며 디테일이 풍부합니다.
따라서 장면에 적합한 비디오 코드 제어 솔루션을 선택하는 것이 매우 중요합니다. 비디오 출력 비트 전송률을 조정하는 것은 실제로 비디오 코딩 속도, 네트워크 대역폭 및 비디오 품질 간의 균형입니다. 때로는 네트워크 대역폭이 매우 제한되어 비트 전송률에 우선 순위를 부여하는 코드 제어 체계에 우선 순위를 부여해야합니다. 일부는 비디오 품질에 대한 높은 요구 사항을 가지고 있습니다. 고화질 영상을 원한다면 품질 우선 모델을 선택해야합니다.
전반적으로 비디오 코딩 속도 제어 체계의 선택은 다음 XNUMX 가지 요소를 고려하여 얻을 수 있습니다.
1. 시각적 품질의 안정성은 선명도, 유창함, 세부 사항 등과 같은 주관적인 시각적 품질에 도움이됩니다. 이것은 인간의 눈의 시각적 원리와 관련이 있습니다. 인간의 눈을 가장 잘 인식하는 모델을 선택하십시오.
2. 실시간 출력 비트 전송률은 프레임 당 출력 비트 수와 동일합니다. 네트워크 대역폭 요소를 고려해야합니다. 모바일 인터넷의 발전과 함께 Wi-Fi 및 무선 네트워크의 영향도 고려해야합니다.
3. 출력 비디오 파일 크기는 제어 가능하며 시스템 공간의 크기에 따라 전송 및 저장에 도움이됩니다.
4. 코딩 속도. 다른 코드 제어 모델도 코딩 속도에 영향을 미칩니다. 저 지연 및 실시간 시나리오의 경우 계산 복잡성이 다르고 그에 따른 코딩 지연도 영향을 미치는 다양한 코드 제어 체계를 고려해야합니다.
5. 모바일 장치의 경우, 다른 모델이 인코딩 및 디코딩의 복잡성에 영향을 미치고 모바일 장치에서 인코딩 및 재생에 필요한 전력 소비가 다르기 때문에 전력 소비 요구 사항에 대해 다른 인코딩 방법이 필요합니다.
비트 전송률 소개 :
다음은 다양한 속도 제어 모델과 적용 가능한 시나리오를 소개합니다.
CQP : 고정 QP, 가장 간단한 속도 제어 방법. 이미지의 각 프레임은 특정 QP에 따라 인코딩됩니다. 각 프레임에 인코딩 된 데이터의 양은 알 수 없습니다. 속도 우선 모델도 아니고 품질 우선 모델도 아닙니다. 그러나 구현하기 가장 간단한 모델입니다.
적용 가능한 시나리오 :이 방법은 인코딩 된 콘텐츠의 복잡성을 고려하지 않고 동일한 압축 비율로 각 프레임을 처리하기 때문에 일반적으로 권장되지 않습니다. 비디오 품질과 비트 전송률은 고정되어 있지 않습니다. 개인적으로는 움직임의 양이 적은 정적 인 장면과 같은 아주 단순한 장면 만있는 것 같아서 사용해 볼 수 있습니다. 복잡한 장면을 만나면 비트 전송률이 크게 변동합니다. 또는 알고리즘 연구 또는 검증에 사용할 수 있습니다.
특징:
· 순간 비트 전송률은 장면의 복잡성에 따라 변동됩니다.
· 코딩 속도가 빠르고 규제가 가장 쉽고 각 프레임의 QP 값이 동일합니다.
· CQP 모드는 x264 및 x265에서 지원되지만 libvpx에서는 지원되지 않습니다.
· H.264의 QP 범위는 [0, 51]입니다. QP 값이 클수록 양자화 단계 크기가 커지고 인코딩 된 비디오의 품질이 낮아집니다. 0의 QP는 무손실 인코딩을 의미합니다.
CRF : (Constant Rate Factor) 일정 비율 계수. 특정 "시각적 품질"을 출력 대상으로 삼으십시오. 이 목표는 비트 전송률을 소비하지만 육안으로는 감지하기 어려운 (고속 모션 또는 풍부한 텍스처) 프레임의 품질을 낮추고 이러한 정적 프레임의 비트 전송률을 개선함으로써 달성됩니다.
특징 : 프레임 간 QP 변경, 프레임 내 매크로 블록의 QP 변경, 출력 비트 레이트를 알 수 없으며 각 프레임 출력의 시각적 품질은 기본적으로 일정합니다. 이 방법은 고정 품질 모드 + 최고 비트 전송률을 제한하는 방법과 동일합니다.
적용 가능한 시나리오 : 비디오 품질에 대한 특정 요구 사항이있는 경우에 적합합니다. CRF 값은 비디오 품질에 대해 예상되는 고정 출력 값으로 간단히 이해할 수 있습니다. 복잡한 모션 씬이든 단순한 정적 상황이든 상관없이 안정된 가치가 있기를 바랍니다. 주관적인 비디오 품질은 비디오 품질 우선 모델 인이 모드를 선택할 수 있습니다. 비디오 품질은 비디오의 선명도, 픽셀의 섬세함 및 비디오의 부드러움으로 간단히 이해할 수 있습니다.
특징:
· 상수 QP와 유사하지만 주관적으로 인식되는 품질 추구는 일정하며 순간 비트 전송률도 장면의 복잡성에 따라 변동되며 비디오 프레임 간 또는 내부 매크로 블록 간 QP 값이 다릅니다.
· 빠르게 움직이거나 세부적인 장면의 경우 양자화 왜곡이 적절하게 증가하는 반면 (인간의 눈이 민감하지 않기 때문에) 정적 또는 평평한 영역의 경우 양자화 왜곡이 감소됩니다.
· CRF는 x264 및 x265의 기본 속도 제어 방법이며 libvpx에도 사용할 수 있습니다.
· CRF 값이 클수록 비디오 압축률은 높아지지만 비디오 품질은 낮아집니다. 각 코덱의 CRF 값 범위는 일반적으로 [0-51]이지만 일반적인 기본값은 x23의 경우 264이고 x28 라이브러리의 경우 265입니다.
· 사용할 CRF가 확실하지 않은 경우 기본값으로 시작하여 출력에 대한 주관적인 인상에 따라 변경하십시오. 품질이 충분하지 않으면 CRF가 낮아집니다. 파일이 너무 크면 더 높은 CRF를 선택하십시오. ± 6을 변경하면 코드 레이트 크기의 약 절반 / 두 배가 변경되고 ± 1은 코드 레이트의 약 10 % 변경됩니다.
CBR : (Constant Bit Rate) 고정 비트 전송률, 비트 전송률은 기본적으로 비트 전송률 우선 모델에 속하는 특정 시간 범위 내에서 일정하게 유지됩니다.
적용 가능한 시나리오 : 일반적으로이 방법을 사용하지 않는 것이 좋습니다. 출력 비트율은 항상 안정된 값이지만 품질이 불안정하고이 모델은 비디오 콘텐츠의 복잡성을 고려하지 않기 때문에 네트워크 대역폭을 충분히 활용할 수 없습니다. 비디오 프레임의 내용은 균일하게 처리됩니다. 그러나 일부 인코딩 소프트웨어는 고정 품질 또는 고정 비트 전송률 만 지원하며 때로는 사용해야합니다. 사용시에는 허용 대역폭 범위 내에서 대역폭을 최대한 크게 설정하여 복잡한 스포츠 장면에서 화질이 저하되는 것을 방지하십시오. 설정이 부적절하면 스포츠 장면에서 불분명합니다.
특징:
· 비트율은 안정적이지만 품질이 불안정하고 대역폭의 유효 활용도가 높지 않습니다. 특히 값을 부당하게 설정하면 복잡한 스포츠 장면에서 사진이 매우 흐릿 해져 시청 경험에 큰 영향을 미칩니다.
· 그러나 출력 비디오 비트 레이트는 기본적으로 안정적이며 비디오 볼륨 크기를 계산하는 데 편리합니다.
VBR : (가변 비트 전송률) 가변 비트 전송률, 단순한 장면은 상대적으로 큰 QP, 낮은 압축률 및 고품질을 할당합니다. 복잡한 장면에는 더 작은 QP가 할당됩니다. 인간의 눈은 본질적으로 복잡한 장면에 민감하지 않기 때문에 기본적으로 안정적인 시각적 품질을 얻을 수 있으며 단점은 출력 비트 전송률을 제어 할 수 없다는 것입니다.
품질 우선 모드와 2PASS 보조 인코딩 모드의 두 가지 제어 모드가 있습니다.
품질 우선 모드 :
출력 비디오 파일의 크기에 관계없이 비디오 콘텐츠의 복잡성에 따라 비트 레이트가 할당되므로 비디오 재생 품질이 가장 좋습니다.
보조 인코딩 방법 2PASS :
첫 번째 인코딩은 비디오 콘텐츠의 단순하고 복잡한 부분을 감지하고 동시에 단순 및 복합 비율을 결정합니다. 두 번째 인코딩 패스는 복잡한 영역에 더 많은 비트가 할당되고 단순 영역에 더 적은 비트가 할당되어 비디오의 평균 비트 전송률을 변경하지 않고 유지합니다. 이런 종류의 코딩은 매우 좋지만 속도는 따라 가지 못합니다.
적용 가능한 시나리오 : VBR은 대역폭과 인코딩 속도가 너무 제한되지 않지만 품질에 대한 요구 사항이 높은 시나리오에 적합합니다. 특히 복잡한 스포츠 장면에서 상대적으로 고화질과 안정적인 출력 품질을 유지할 수있어 지연에 민감하지 않은 온 디맨드, 녹화 또는 저장 시스템에 적합합니다.
특징:
· 코드 율이 불안정하고 품질이 기본적으로 안정적이고 매우 높습니다.
· 인코딩 속도는 일반적으로 느리고 주문형이며 다운로드 및 저장 시스템을 먼저 사용할 수 있으며 지연 시간이 짧은 라이브 방송 시스템에는 적합하지 않습니다.
·이 모델은 출력 비디오 대역폭을 전혀 고려하지 않습니다. 품질을 위해 필요한만큼의 비트 전송률을 차지하고 인코딩 속도는 고려하지 않습니다.
ABR : (평균 비트 전송률) 일정한 평균 목표 비트 전송률, 단순 장면에는 낮은 비트가 할당되고 복잡한 장면에는 충분한 비트가 할당되므로 VBR과 유사한 다른 장면에서 제한된 수의 비트를 합리적으로 할당 할 수 있습니다. 동시에 평균 비트 레이트는 일정 시간 내에 설정된 목표 비트 레이트에 가까워 출력 파일의 크기를 제어 할 수 있습니다. 이는 CBR과 유사합니다. 대부분의 사람들이 선택하는 CBR과 VBR 사이의 절충안으로 간주 될 수 있습니다. 특히 품질 및 비디오 대역폭 요구 사항이 모두 필요한 경우이 모드를 먼저 선택할 수 있습니다. 일반적으로 속도는 VBR의 XNUMX ~ XNUMX 배이지만 같은 볼륨의 비디오 파일 품질은 CBR보다 훨씬 좋습니다.
적용 가능한 시나리오 : ABR은 라이브 방송 및 저 지연 시스템에서 더 많이 사용됩니다. 한 번만 인코딩되기 때문에 비디오 품질과 대역폭을 고려하면서 빠릅니다. 이 모드는 트랜스 코딩 속도가 필요한 경우에도 선택할 수 있습니다. 스테이션 B의 비디오 대부분이이 모드를 선택했습니다.
특징:
· 전체 비디오 품질을 제어 할 수 있으며 비디오 비트 전송률과 속도가 동시에 고려됩니다. 이것은 타협 솔루션이며 실제로 더 많이 사용됩니다.
· 사용 프로세스는 일반적으로 호출자가 최소 비트 레이트, 최대 비트 레이트 및 평균 비트 레이트를 설정하도록 요구합니다. 이러한 값은 가능한 한 합리적으로 설정되어야합니다.
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몇 가지 코드 속도 제어 체계가 위에 소개되었습니다. 인코더마다 이름과 제목이 다르며 세부 정보가 다를 수 있습니다. 그러나 기본적으로 QP의 크기에 영향을 미치고 정량화 프로세스의 세분성에 영향을 미침으로써 달성됩니다. 특정 용도의 경우 특정 인코더 구현을 추가로 참조해야합니다.
일반적으로 ABR이 선호되며 속도, 비트 전송률 및 품질 측면에서 만족스러운 균형을 얻을 수 있습니다. 다른 VBR, CBR 및 CRF에는 자체 시나리오가 있으며 사용시 조건부로 사용해야합니다.
끝내는 생각 :
오늘 소개 된 비디오 코드 제어 솔루션은 많은 상위 계층 기술의 기반입니다. 그중 비트 레이트 적응 기술, 장면에 따라 코딩 매개 변수를 동적으로 조정, RIO 코딩 관심 영역은 모두 코딩 프로세스에서 코딩 제어 체계의 선택 및 개선을 기반으로하며 이는 양자화 정도에 영향을 미칩니다. 및 코딩의 양자화 입도. 결국 비디오 품질, 속도 및 대역폭간에 만족스러운 균형이 이루어집니다. 동시에 이러한 모델은 x264 또는 x265와 같은 다른 인코딩 라이브러리에서 상호 배타적입니다. 부적절한 매개 변수 설정으로 인해 코드 율이 무효화되고 설정된 매개 변수가 작동하지 않는 경우가 있습니다. 이것은 또한 특별한주의가 필요합니다.
둘째,이 콘텐츠에 익숙해지면 일부 온라인 문제를 해결하는 것도 매우 유용합니다. 프레임 속도, 해상도 및 기타 매개 변수 조정의 부작용을 명확하게 조정합니다. 또한 실제 프로젝트의 관련 콘텐츠를 공유하기 위해 백그라운드에 메시지를 남길 수 있습니다.
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