
1、選擇低噪聲的圖像傳感器
圖像傳感器是獲取視頻信號(hào)的源頭,選擇高信噪比的低噪聲傳感器是必須的,這為后續(xù)處理提供了基礎(chǔ)條件。
2、注重降噪的圖像處理過程(ISP)
清晰而且低噪聲的圖像是獲得低碼率視頻的首要條件,圖像噪聲混入到圖像細(xì)節(jié)特征中,會(huì)大大增加后續(xù)編碼過程的信息量,從而增加碼流。所以首先要獲取清晰而且低噪聲的圖像,這對(duì)圖像處理過程(ISP)提出了一些要求。ISP主要包括demosaic、濾波、銳化、白平衡、曝光控制、gamma校正等處理過程,其中濾波和銳化處理對(duì)噪聲影響最大。濾波算法很多,我們需要選擇能保持邊緣信息的濾波算法,這樣才不會(huì)降低清晰度;應(yīng)用3D濾波也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇,它可以利用到幀間信息。濾波和銳化共同作用的結(jié)果,才能獲得低噪聲的清晰圖像,然后進(jìn)行下一步的視頻編碼處理。
3、選擇高壓縮率的視頻編碼器
H.264作為一個(gè)成熟的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),已經(jīng)廣泛使用在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中,而且也被智能手機(jī)普遍支持。基于這個(gè)原因,如同其他攝像機(jī)廠商一樣,我們也同樣選擇H.264視頻編碼器來(lái)進(jìn)行視頻編碼。再進(jìn)一步,我們選擇了MainProfile,理由是可以使用B幀和CABAC編碼。這兩個(gè)功能對(duì)降低碼率有很大的作用,B幀可以進(jìn)行雙向預(yù)測(cè),使得預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確,可以減少碼流;同時(shí)還可以設(shè)置解碼后的B幀不再做為參考幀,這樣就可以把量化造成的誤差局限在本幀范圍內(nèi)而不繼續(xù)擴(kuò)散,因此可以適當(dāng)增大B幀的量化參數(shù),減少碼流的同時(shí)而不對(duì)視頻質(zhì)量造成明顯損害。相對(duì)于CAVLC編碼,在相同編碼信息源數(shù)據(jù)的情況下,CABAC編碼可以節(jié)約10%左右的碼流,這個(gè)差距足以令CABAC成為我們的不二的選擇。
4、優(yōu)化視頻編碼碼流
H.264編碼中存在I幀,P幀和B幀。其中I幀是幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼,盡可能實(shí)現(xiàn)全部幀內(nèi)預(yù)測(cè)方式,這樣可以提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性,減少殘差數(shù)據(jù)量,從而降低碼流。在一個(gè)GOP中,P幀和B幀的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于I幀,所以這兩種幀編碼是決定視頻碼流大小的主要因素。對(duì)于P幀和B幀編碼,幀間預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性直接決定了殘差信息量,因此必須盡可能提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性,手段包括增加參考幀和擴(kuò)大搜索范圍;受硬件資源的制約,在攝像機(jī)中實(shí)現(xiàn)全像素搜索是不現(xiàn)實(shí)的,但是搜索點(diǎn)數(shù)太少會(huì)嚴(yán)重影響搜索精度,因此應(yīng)該盡可能增加搜索點(diǎn)數(shù),獲得高的搜索精度,最后再用1/2像素和1/4像素匹配最佳位置。
5、根據(jù)像素信息重要性分配宏塊QP
量化參數(shù)QP直接決定了畫面質(zhì)量,同時(shí)對(duì)碼率大小也有極大影響。增加QP,量化誤差增大,畫面細(xì)節(jié)丟失,碼率變小;減小QP則會(huì)產(chǎn)生相反的影響;這就為選擇合適的QP值帶來(lái)困惑。理想的解決方式是:畫面中包含重要信息的部分需要細(xì)節(jié),這些部分應(yīng)該使用較小的QP值;畫面的其他部分則不需要過多細(xì)節(jié),這些地方可以使用相對(duì)較大的QP值。通過這種變化QP的方式,可以大大減少畫面中不關(guān)注細(xì)節(jié)部分的編碼碼流,同時(shí)又不會(huì)危害到畫面中的監(jiān)控對(duì)象畫面,這是降低碼流的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
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