HEVC

NGcodec谈FPGA编码与HEVC和AV1

文/ Jan Ozer;译 / 金歌;审校 / Ant
原文: http://www.streamingmedia.com/Articles/Editorial/Featured-Articles/NAB-2...

随着HEVC、AV1等更复杂算法的Codec份额逐步增长,实现高质量视频编解码需要硬件支持,软件的方式无论在服务器端和移动端都非最佳的方案。FPGA专用芯片能够降低延迟和成本。在NAB 2018大会上,资深多媒体技术咨询师Jan Ozer对Ngcodec的CEO Oliver Gunasekara进行了访谈,谈及了硬件编码在HEVC、VP9及AV1上的现状与未来。LiveVideoStack对文章进行了摘译。

Jan Ozer: 可以给我讲讲你们在NAB上展示的内容么?

Oliver Gunasekara: 我们公司在做视频编码技术,以及下一代视频压缩技术。这里展示的是世界上性能最强的HEVC和VP9直播视频编码器。

Jan Ozer: “性能最强”这个词我今天已经听了不下12次了。你要怎么证明你们的编码器是性能最强的呢?

作者:chaningwang,andybzhang

本文重点介绍:

1、各种处理器的特点:简要对比各种处理器的特点

2、图片处理算法的特点:介绍图片处理算法的特点3、FPGA加速性能的主要因素:分析FPGA能够加速图片处理的原因4、HEVC算法之FPGA和CPU实现差异:介绍HEVC FPGA实现和CPU实现差异5、图片业务在互联网中的实际应用:介绍当前图片业务中使用的性能对比6、HEVC图片编码算法介绍

一各种处理器的特点

通用处理器(CPU)可提供高度的灵活性和易用性,可以低廉的价格生产,并且适用于多种用途和重复使用。但性能相对缺乏效率。

专用集成电路(ASIC)可提供高性能,但代价是不够灵活且生产难度更大。这些电路专用于某特定的应用程序,并且生产起来价格昂贵且耗时。

从灵活性而言,介于CPU和ASIC两者之间的处理器,使用比较多的异构处理器目前有两个,一个是GPU,一个是FPGA。

FPGA属于一类更通用的可编程逻辑设备(PLD), FPGA既能提供集成电路的性能优势,又具备CPU可重新配置的灵活性。简单来说,FPGA是一种可重新配置的“通用集成电路”。

H.265/HEVC视频编码:FPGA GPU QSV实现对比

摘要: 相对于H.264,H.265有更好的压缩率和画质,更适应高分辨率视频流的压缩处理。随着视频素材分辨率、帧率的不断增加,如何高效、灵活、高质量、低成本地去实现H.265编码成为研究的热点。

1. 背景
随着视频采集及传输技术的发展,视频素材的分辨率和帧率在不断提升。分辨率从2K到4K到8K;帧率从30到60到120;新的标准及技术,比如HDR,也不断出现。

素材质量的增长,图像码流量也随之增长。人们需要压缩率更好的压缩算法标准,才能够适应新的图像压缩需求:

  • 同样的压缩率得到更好的画质
  • 同样的画质得到更好的压缩率
  • 在这个大背景H.265/HEVC出现了。相比于上一代标准H.264,H.265更适合大分辨率、高帧率的图像压缩;有着更好的压缩率和画质结果。

    (测试结果引用自论文Comparative Assessment of H.265/MPEG-HEVC, VP9, and H.264/MPEG-AVC Encoders for Low-Delay Video Applications)

    本案例由 NGCodec 公司带来。NGCodec 开发了下一代的视频压缩技术,并为超低延迟、高质量应用而优化。采用赛灵思 FPGA,NGCodec 能够使用硬件加速的优势来加速其 H.265/HEVC 算法实现,从而实现高性能的视频编码操作。

    HEVC的基本概念以及特性

    作者:马雅狄

    HEVC,即H.265,是现行的先进视频编解码标准H.264/MPEG-4 AVC的后继与发展。由ISO/IEC Moving Picture Experts Group(MPEG)和ITU-T Video Coding Experts Group(VCEG)两个组织联合成立的Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC)开发。该项目被称为ISO/IEC 23008-2 MPEG-H Part2 或 ITU-T H.265。与他的前辈H.264相比,H.265具有更高的(接近于两倍)压缩比率,在同码率下具有更佳的视频质量,而且支持8k UHD超高清视频。根据最新消息,在2013年的1月,该标准已经进入最终稿状态(Final Draft),这意味着新一代的视频编解码标准的制定已经接近完成,电影电视和视频领域的新时代已经on the way。

    1、HEVC的特征

    视频编码方案之间的比较(HEVC,H.264,MPEG2等)

    Jens-Rainer Ohm等人在文献《Comparison of the Coding Efficiency of Video Coding Standards—Including High Efficiency Video Coding (HEVC)》中对比了几种视频编码方案。编码方案包括:HEVC,H.264,MPEG4,H.263,MPEG2。在此我们展示他们针对1280x720,1920x1080两种分辨率的视频的测试结果。文献中使用PSNR(Peak Signal to Noise Ratio,峰值信噪比)衡量视频的质量。PSNR(Peak Signal to Noise Ratio,峰值信噪比)反映了压缩编码后的受损视频序列和原始序列之间的差别;两个序列之间差别越大,PSNR值越低,表明视频的质量越差。几种编码方案的码率与PSNR的对应关系如图所示。

    有关PSNR的知识可以参考文章:

    全参考视频质量评价方法(PSNR,SSIM)以及相关数据库

    同步内容