實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )視頻設計方案

　　每一個(gè)比特流都需要較低的幀速率來(lái)解碼。因此，帶寬最低的用戶(hù)可以接收 5 fps 的比特流；而帶寬最大的用戶(hù)可接收全 30fps。

　　 黃金質(zhì)量

　　On2 VP7技術(shù)還利用黃金幀來(lái)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 )恢復在重復應用環(huán)路濾波器或亞像素運動(dòng) （sub-pixel motion） 時(shí)所丟失的細節，從而保持圖像的質(zhì)量，而結果可以相當明顯 （見(jiàn)圖4）。在另一些情況下，黃金幀還可作為一個(gè)良好的預測器，預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：數據率 （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(jiǎn)單的模式下，On2 VP7編碼器使用的周期數只比解碼器多 30％，但仍然保持出色的質(zhì)量。當有大量可用周期時(shí)，實(shí)時(shí) VP7 更能夠產(chǎn)生媲美最佳離線(xiàn)編碼的質(zhì)量。而且，這是自動(dòng)實(shí)現的：VP7 乘以每一個(gè)編碼幀，并自動(dòng)調節其復雜性，以確保盡可能利用可用周期來(lái)獲得最佳質(zhì)量。

　　能夠達到這樣，是因為 TrueMotion VP7 采用了一套自適應算法 （adaptive algorithms） 和探試性 （heuristics） 方法。這些算法決定哪些運動(dòng)向量和模式最可能產(chǎn)生最佳結果。當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)生結果。

　　實(shí)時(shí)模式

　　為了確保靜態(tài)相機的視頻會(huì )議具有出色的實(shí)時(shí)模式，On2 VP7 充分利用了預測有時(shí)是接近完美的這項特點(diǎn)。如果VP7 （通過(guò)運動(dòng)或模式搜索） 發(fā)現預測器與它將進(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)際上比解碼器運行得快，故無(wú)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(guò)忽略較小的變化 （由相機噪聲引起的波動(dòng)） 來(lái)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(zhù)變化 （移動(dòng)的部分） 的小部分視頻屏幕上。因此，觀(guān)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。

　　解碼器的復雜度

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

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

　　象其它編解碼器一樣，VP7也采用了一個(gè)環(huán)內去塊效應濾波器 （一般稱(chēng)為環(huán)路濾波器），以解決模塊邊緣的方塊效應問(wèn)題。這種方案在模塊邊界上運用了一個(gè)自適應的一維 （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(zhù)，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 的預測濾波器比許多其它編解碼器簡(jiǎn)單。預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(méi)有插補。如果使用了任何亞像素運動(dòng)，則可在該單一幀上運用單階濾波器來(lái)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)行計算。雖然VP7使用了精密的自適應內容建模技術(shù)，但若每一比特位都根據比特流進(jìn)行解析，則不適合。

　　靈活的解碼實(shí)現方案

　　用特定方法把數碼還原成它所代表的內容或將電脈沖信號、光信號、無(wú)線(xiàn)電波等轉換成它所代表的信息、數據等的過(guò)程。解碼在無(wú)線(xiàn)電技術(shù)和通訊等方面廣泛應用。

　　On2 VP7的比特流劃分方法在構建快速解碼器時(shí)保留了許多選項。所有模式和運動(dòng)向量信息都存儲在一個(gè)子流中；所有剩余信息則被存儲在另一個(gè)單獨的子流中。VP7 解碼器可采用較傳統的運行方法，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，以確保低數據率和低指令緩存失效率。

　　總結

　　由于On2的VP7 專(zhuān)有壓縮技術(shù)具有種種優(yōu)勢，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(lái)可能應用的理想選擇。