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                画质和码率,何以得兼?一文读懂ASE计算机屏幕编码技术!

                2020-07-22


                在人们的固有印象中,似乎码率越高,画质就越好。诚然,码率Ψ的降低,意味着压缩传输过程中保留的原始数据减少。正是数据的丢失,造成了最终显示的图像质量变差。这看起来似乎很有道理,但事实真的如此吗?


                如果保留的数据,都是对最终显示效果几乎没有影响的数据,那么采用高码率的方式岂不是对带宽的一种浪费↙吗?真正聪明的编码△算法——摒弃冗余的数据,使用最低的码率,传输々最佳效果的图像。而AVCiT魅视“ASE计算机屏幕编码技术“正是这样一种优秀的编码技术。


                一、ASE之源起


                在专业视听领域,尤其是显示控制和坐席控制领域,在各种指挥/调度中心、监控中心、数据中心、会议室〖等场所中,人们所使用的视频图像大约80%以上都来自于计算机等各种电子设备,这些视频图像通常由各种应◥用软件生成,图像由文「本、图形、自然图像以及计算机生成的动画等混合而成,这类视频图像,统称№为计算机屏幕内容。如下图所示:





                因为画面是通过电脑软件渲染出来的,所以包含了很多锐利的物体边界,这些锐利边界含有大量的高频成分,常规算法很难㊣ 达到有效的压缩。同时,人的视【觉对这些锐利边界是非常敏感的,轻微失真所造成的模糊轻易就被感知到。在一定的网络环境下,带宽是有限◆的,摄像头视频或许可▆以透过降低画面品质来提供稳定的服务,但是一旦加大屏幕内容的压缩率,失真会马上导致字体的清晰度下降,这样的用户体验是不能容忍的!传统的H.264/H.265正是因为无法有效解决这些问题,以○致于被许多用户诟病。


                1. 计算机屏幕内容--图像特点: ①无噪声,色调较为离散; ②线条更ω加细腻,边↓缘较为锐利; ③图像的均匀平坦区域、重复图案、相同块较多。

                2.监控内容--图像特点:①包含传感器的噪点较多; ②色调通常连续且纹理复杂。


                鉴于计算机屏幕内容图像与安防监控视频内容具有显著不同的特点,同时为了应对分布式系统在指挥调度中∮心等诸多应用中愈加迫切的屏幕内容图像/视频的编码需求,AVCiT魅视通过自主研发的计算机屏幕编码技术(avcit screen encoder,简称 “ASE”),针对H.265的编码进行图像增强处理,以达到4:4:4原生画质显示效果。


                其实早在上世纪90年代,人们已经开始对计算机屏幕内容编码进行了研究。最早由ITU-T推出了Mixed Raster Content (MRC)编码标准;
                到了2016年,国内AVS工作组发布了第一个AVS SCC工作草案。纵观整个视频压缩编码领域,华为、微软等IT巨头早已开始针对屏幕内容编码进行了大量研究并获得众多专利;阿里、腾讯等互联网巨头相继提出在低带宽◢下加强屏幕内容编码的技术方案。



                而在专业视听领域,AVCiT魅视则是行业内率先推出计算机屏幕内容的编码技术、并给出了完整解决方案的厂家。AVCiT魅视ASE计算机屏幕编码技术的出现,让用户不必总在图像质量与算法、码率与带宽之间的进行艰难的权衡。突破了“在一条千兆网络上传输50路4:4:4高质量信号”的行业性技术瓶颈,满足了用户对“高分辨率、高帧率、高还原、高同步,低码率、低延时”的视频使用需求。

                 

                • 二、 ASE之技术亮点:


                (一)4:4:4原生画质


                ▲ 支持4:4:4全色度最高采样录制与输出ξ,保证最高的图像品质。相比降采样的4:2:0的采样方式,色度信息保留更加完整,达到原生级画质效果。



                • (二)HDR 与 10bit高色深


                ▲ 与常规分布式产品的 8bit 位深度相比,ASE支持 10bit 位深度与HDR,可显示的颜色数高达10.7亿色,使显示图像色彩更加丰富,画面过渡更加细腻,减少画面断层感,给用户带来更具沉浸式的感受。


                (三)低码率、低延时


                ▲ 基于H.265算法,配合AVCiT魅视自主研发设计的 FPGA+DSP 架构视频处理系统,可实现传输一路1080P 4:4:4原生级画质图像仅需 20M码率,端到端传输延时可低至一帧,带来前所∏未有的使用体验。


                三、AES之应∑ 用效果:


                • (一)ASE编码 - 文本成像效果


                ▲ ASE技术特别对文本内容编码进行了增强处理,有效解决文本内容在颜▂色突然跳变或颜色对Ψ比强烈条件下(如黑底红字,黑底蓝字,红底黑字,红底蓝字等)文字显示模糊的问题,使文字周边非常清晰干净,接近原图。



                • (二)ASE编码 - 图形(边缘)内容成像效果


                • ▲ 针对屏幕图形◎内容编码,ASE技术优化算法,相对传统编码马赛克明显的情况,其图像纹↘理信息显示更清晰,边缘显示更加锐利△,锯齿感减少,过渡更平滑,效果更细腻。


                • (三)ASE编码 - 线条内容成像效果


                ▲ 常规4:2:0采样编码方式,在显示线条时,容易线条的颜色粗细改变或产生污点等现象,尤其在显示斜线时,更是会出现发生断层。ASE技术则会保留原图的色彩细节,并保持色彩之间的鲜明过渡,使线条显示连续、精细。


                • 四、 AES与其他编码方式之综合对比



                • 如果说分布式技术的出现是视听行业一次重大技术革命,那么“计算机屏幕内容编码技术“毫无疑问,则是视听行业的下一个风口。计算机屏幕编码技术的应用,充分满足了专业音视听领域,音视频发展对“码率更低,画质更高”的图像传输需求。

                • 而AVCiT魅视ASE技术,带来远高于♀VC-2、JPEG2000的压缩效率,也带来高于H.265/H.264的图像质量。用户不必再被“深压缩、浅压缩、双引擎“等噱头弄得晕头转向,不必在“H.265、VC-2、JPEG2000”等编码方式中进行艰难权衡,更不必根据应用场景不同在深/浅压缩间进行来回倒腾。

                • AVCiT魅视ASE计算机屏幕编码技术已经成功经受住项目↑考验。自发布以来,带给了用户完美的使用体验感,并受到广泛好评。

                • 纵观近几年视频编码技术的︼发展,编码技术发展日新月异,从2013年推出的H.265标准再到刚发布不久的H.266标准,视频编码技术的革新,前后十年时间都不到;从过去的存储到当前的网络带宽,视频标准每一代的更新进步,对科技应用都带来了极大的影响和推动。为了能够持续推进视频压缩标准的进步,在国际视频标准组织中,各公司的专家通过不断研究和贡献,使得每一代新的标准都能在同样视频质量下达到50%左右的码率降低。

                • 无论视频编码技术的标准如何更新,始终不变的是——“用更低的码率传输更高质量的视频图像”这一目的。尤其是专业视听领域在显示控制和坐席管理方面,在有☆限的网络环境下,提供更好的图像质量是所有〇用户的核心诉求。而未来计算机屏幕编码技术将会如何继续大放异彩,拭目以待!