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什么是硬件编码器

用于视频信号编码的编码器,依据接口不同分了SDI高清编码器、VGA高清编码器、HDMI高清编码器以及其他的编码器,这类的就叫硬件编码器。

软件编码是根据项目的应用领域选择适当的编程语言、编程的软硬件环境以及编码的程序设计风格等事项

硬件解码是图形芯片厂家提出的用GPU资源解码视频流的方案——与之相对的是软解,也就是传统的用CPU承担解码工作的方案;优点是效率高,功耗低、热功耗低,缺点是缺乏有力的支持(包括滤镜、字幕等),设置较为复杂;需要硬件有硬件解码模块、相关的驱动配合、合适的播放软件以及对播放软件正确的设置。

硬件编码器是什么,软件编码和硬件解码的区别

软解和硬解

由于高清视频的分辨率远远高于一般格式视频,使得高清视频的码率非常高。再加上VC-1和H.264编码的压缩率很高,解码运算的运算量很大。因此常规地直接用CPU解码(即常说的“软解”)会极大地消耗CPU的运算能力,一些较老的CPU软解H.264时CPU占用率往往高达90%以上,更老的可能就放不动了。

“硬解”是硬件解码的简称。简单而言,硬件解码就是通过显卡的视频加速功能对高清视频进行解码。因此硬解能够将CPU从繁重的视频解码运算中释放出来,使电脑具备流畅播放高清视频的能力。视频解码工作从处理器那里分离出来,交给显卡去做,这就叫做“硬解码”。与之对应的,以前那种纯粹依靠CPU来的方式则是“软解码”。不过受到技术条件的限制,纯粹的“硬解码”在现阶段是不存在的,CPU依然在发挥一部分作用,只不过硬解码时GPU/VPU已经成为运算的主力。

硬件编码器与软件编码器不同。直播软件在计算机硬件上运行,而计算机硬件又运行着许多其他进程。因此,计算机不仅仅专用于编码和流传输。另一方面,硬件编码器是专为编码而设计的设备。这一事实使得它们比直播软件更可靠,因为其他进程不会干扰。这就是为什么在关键任务情况下,专业视频制作人依赖于硬件编码器。

直播硬件编码器本身不是在线流媒体目的地。通常,您需要单独设置实时流式传输目的地。流媒体目的地可以是像虎牙或斗鱼这样的直播视频平台,像Kaltura这样的CDN,或者像WOWZA这样的流媒体服务器。但是,许多编码器允许直接流式传输到局域网上的观众。

硬件编码器本身也不是视频输入。这更像是一个输入中心。硬件编码器能够使用HDMI,USB,SDI等物理连接器或通过网络吸收视频源(例如NDI)。

什么是直播硬件编码器?

直播硬件编码器是视频直播专用设备,其采集,压缩视频数据并将其转换为适合于直播或记录的格式。由于我们经常会对实时流式编码产生疑问。从本质上讲,视频流编码器硬件是专为使视频在互联网上播出而设计的盒子。市场上可用的流式硬件编码器设备的复杂性差异很大。它们可以是非常简单的便携式设备,仅用于直播到一个目的地。例如:Webcaster系列,它可以流式传输到YouTube,Facebook Live或Twitch。另一种硬件编码器设备非常复杂,他能接受各种视频输入类型并且能够同时流到多个目的地。这些更复杂的硬件编码器也可以非常便携,如Pearl Mini,Pearl 2或永久固定在设备机架上,如Pearl-2机架式。

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直播编码器基础功能

同时编码的流和目的地的数量

编码器在能够编码的同时流的数量上有所不同。 编码需要大量处理能力,并且随着每个额外的编码流,工作负载增加。 编码流的数量不应与目的地数量混淆。 使用足够先进的硬件编码器,您可以轻松地将一个编码流推送到多个目的地。 通常,更简单和更便宜的设备可以编码一个流并流式传输到一个目的地,而更强大的编码器可以编码多个单独的视频并同时将每个视频流传输到多个目的地.

流媒体目的地的类型

流式硬件编码器也可以具有流式传输目的地限制。 如上所述,Webcaster X2只能上线到YouTube,Facebook Live或Twitch,而更高级的硬件编码器能够流式传输到几乎任何流式传输目的地。

编码解析

编码分辨率是指视频帧的最终大小,宽度x高度,以像素为单位。 最流行的流媒体分辨率是1280 x 720(a.k.a 720p)和1920 x 1080(a.k.a. 1080p)像素。 上述解决方案需要更多的CPU和网络带宽。 但是,如果您设置为4K分辨率的流媒体,请确保编码器实际上能够做到这一点。 您还需要确保高可靠的网络带宽。

比特率

比特率描述了一定时间量传输的数据量。 比特率越高 - 图像质量越高。为了获得高质量的高分辨率流(例如4K,8K),比特率必须很高。 比特率通常以千比特每秒(Kbps)或兆比特每秒(Mbps)来度量。 在各种编码器上,比特率设置的范围可以从1000 Kbps到30000+ Kbps。

可用的流比特率不仅取决于设备的物理限制,还取决于可用的网络带宽。 该设备可能能够以20000 Kbps的速率进行流式传输,但如果您的网络连接仅允许5000 Kbps的上行链路速度,则无论编码器有多好,最终视频都不会很好。 许多编码器提供方便的“自动”比特率选项,编码器根据您的连接速度计算出最佳比特率.

帧率

帧速率反映了每秒编码的图像数量。它以每秒帧数(fps)表示。降低信道的帧速率可以减少带宽使用,反之亦然。在过去二十年中,帧率为30已成为数字视频的标准。目前,越来越频繁地使用60或更高的帧速率,创建非常平滑,超逼真的外观(仅当输入源是@ 60fps时)。请记住,帧速率直接影响所需的比特率:对于相同分辨率的视频,帧速率越高,比特率越高。

视频压缩(编解码器选项)

为了在线流式传输,必须首先对视频进行最佳压缩。编解码器使用不同的视频文件压缩方法:一些工作速度更快,一些能够创建更小的整体文件,但压缩技术总是在不断发展和前进。以下是今天硬件编码器使用的一些最流行的编解码器:

动态JPEG(MJPEG)

MJPEG压缩各个静止帧并具有编码/解码的“低CPU成本”。但是,它需要比其他一些编解码器更多的带宽。此外,MJPEG不支持音频。它最常用于传输不需要现场音频的监控录像或其他视频。

264 / AVC

H.264不会从头开始压缩每个后续帧。相反,它会查看以前的帧以进行更改。如果像素没有改变 -  H.264只是重用以前的数据,从而节省了大量资源。更高的图像质量不仅需要更高的比特率,还需要更多的CPU资源。如果你有足够的两个,那么视频看起来会很棒。

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Pearl 2 采用H.264编码,可将多路信号源组合、编码、切换和录制创建出4K超高清直播视频节目, 可从你的12G SDI或4K HDMI摄像机和专业级音频设备采集信号并直播流到虎牙,斗鱼等直播平台或其它的CDN服务器,并通过基于Web的初始配置和触摸屏或平板电脑轻松简单的制作出现场直播视频节目。

265 / HEVC

H.265是H.264之后的下一代编解码器(使用相同的压缩原理)。它承诺与H.264相同的质量,但是比特率的一半(这降低了给定质量的比特率要求)。与其前身相比,H.265具有更高的精度,并使用更广泛的帧预测工具。

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DME-10紧凑型便携式HEVC / H.265硬件编码器,支持最高达1080p60分辨率的HEVC / H.265或H.264编码。多种视频源输入接口:3G-SDI、HDMI和复合输入,使DME-10可以方便快速集成到各种视频应用解决方案中。用户可以在卫星传输、航空机载、转播车辆等领域,使用这种高效率的H.265/H.264视频编码技术。

流媒体协议

流协议是将直播流传送到目的地的方法。流式传输协议的工作是决定如何将视频源切割成块并在线提供。不要将流协议与编解码器混淆:编解码器会弄清楚如何最初压缩和打包视频,然后流协议从那里获取它。各种流式硬件编码器都支持一组特定的流媒体协议。

一些流协议是实时的,这意味着实时编码会立即发生,而其他协议会稍后启动。这直接影响延迟,或实时事件发生时和观看者看到它们之间的延迟。对于某些事件,延迟并不是什么大问题,但对于其他事件,尤其是体育和交互事件,低延迟是一个重要优先事项。

此外,一些协议更适合于在线发送视频或CDN以进一步分发,而其他协议则处理向本地网络上的观看者传送视频。此外,一些较新的流媒体协议能够适应最终用户的可用比特率。这称为自适应比特率流。让我们来看看今天硬件编码器上可用的一些最流行的流媒体协议。

RTMP(实时消息传递协议) -  RTMP是当今使用最广泛的流媒体协议之一。许多流行的CDN,如虎牙和斗鱼都接受来自编码器的RTMP流。对于受保护的流,使用称为RTMPS的协议(最后一个S代表安全)。该协议在发送流之前对流进行加密,使其成为安全流的良好选择。 RTMP非常强大且受到普遍支持,但它仅适用于某些编解码器。

RTSP(实时流协议) -  RTSP是一种网络控制协议,通常用于IP摄像机和本地流。观看者可以将RTSP流的URL复制并粘贴到媒体播放器中,并在本地网络上观看流。网络监控摄像机应用此协议比较多,

MPEG-TS  - 非常低延迟的协议,非常适合直接向观众提供LAN流媒体。

MPEG-DASH  - 最新协议之一。提供自适应比特率流,几乎可与任何编解码器配合使用,并由主要广播公司使用。

HLS(HTTP直播) - 此协议最初由Apple开发,旨在绕过在i-devices上使用Flash。今天,它是向最终用户提供实时视频的最流行的方法之一,因为它几乎支持所有浏览器,操作系统甚至智能电视。 HLS是健壮的,可以很好地扩展,提供自适应比特率流,但是传输有很大的延迟,使其无法用于交互式直播事件。


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