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即时通讯音视频开发(四):视频编解码之预测技术介绍

前言


即时通讯应用中的实时音视频技术,几乎是IM开发中的最后一道高墙。原因在于:实时音视频技术 = 音视频处理技术 + 网络传输技术 的横向技术应用集合体,而公共互联网不是为了实时通信设计的。有关实时音视频开发时的技术难题请参见《音视频云声网Agora:从demo到实用,中间还差1万个WebRTC》:http://www.52im.net/article-119-1.html

本文主要讲解实时音视频技术中视频技术的预测技术理论知识。

系列文章


本文是系列文章中的第4篇,本系列文章的大纲如下:


1. 预测技术的作用


目的是去除空间冗余和时间冗余。因为视频存在大量的空间冗余和时间冗余,包括空间冗余、时间冗余,预测后得到去除大部分空间或时间冗余的残差。

2. 空间冗余


图像空间相邻像素具有很强的相关性,帧内预测技术去除空间冗余。

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3. 亮度预测模式


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4. 色度预测模式


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5. 时间冗余


视频图像在时间上有较强的相关性,即存在时间冗余。去除时间冗余的编码技术有:运动估计(Motion Estimation,ME)、运动补偿(Motion Compensation,MC)。

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6. 运动模型


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7. 匹配准则


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8. 运动估计


目的是去除视频图像的时间冗余。运动估计在搜索范围内为当前块寻找匹配最好的预测块,全搜索方式的运动估计计算复杂度高。

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9. 快速运动估计算法种类


在保持预测精度的同时减少运动估计的搜索次数,典型算法有:


  • 三步搜索(Three Step Search,TSS)
  • 二维Log搜索(2D Logarithmic Search,2DLOG)
  • 正交搜索(Orthogonal Search Algorithm,OSA)
  • 十字搜索(Cross Search Algorithm,CSA)
  • 新三步搜索(New Three Step Search,NTSS)
  • 四步搜索(Four Step Search,FSS)
  • 共轭方向搜索(Conjugate Direction Search,CDS)
  • 梯度下降搜索(Gradient Descent Search,GDS)
  • 层次块搜索(Hierarchical Block Matching Algorithm,HBMA)

10. 搜索算法复杂度比较


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11. 分像素运动估计与运动补偿


时域运动位置更可能在整象素之间,即分像素上。利用相邻的整象素可以估计出分象素的值:常用线性或双线性插值得到分象素的值。分象素运动估计有更高的预测精度,但复杂度也更高:1/2分象素运动估计,图像存储空间增加4倍,运动矢量需要放大2倍,1/4分象素运动估计,图像存储空间增加16倍,运动矢量需要放大4倍,计算复杂度也成倍增加。

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12. 分像素插值


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13. 多参考帧预测


有更多的候选图像,搜索更精确的预测块。

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14. 图像分块编码


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视频内容的运动非常复杂,图像分块编码可以更好的提高运动预测精度,提高压缩效率。要在编码块大小和附信息(MV,Mode)编码比特数之间权衡,小的编码块大小会有更好的预测但有更多的附信息比特数。

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15. 双向预测编码


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16. B帧有更好的编码效率


新出现的对象参考将来的帧有更好的预测效果,前后两个预测的平均值可以减少预测方差。

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17. 全局运动估计


基于全局仿射运动模型。预测精度不如基于块的运动估计。MV数目少,适合简单运动场景的运动估计。

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[11] 更多即时通讯技术好文分类:
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(原文链接:http://www.cnblogs.com/xkfz007/archive/2012/07/29/2613824.html

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评论 6
看完这些我实力应该会提升.
谢谢楼主分享
签名: 该会员没有填写今日想说内容.
这些都是基础知识
签名: 该会员没有填写今日想说内容.
很不错的资料,谢谢分享
签名: 刚注册,很不错
天呐,我居然啥都没看懂
引用:此去经年 发表于 2018-03-15 15:44
天呐,我居然啥都没看懂

本来就不简单啊
签名: 《京东到家基于Netty的WebSocket应用实践分享》http://www.52im.net/thread-1548-1-1.html
打赏楼主 ×
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