什么是视频编码？编解码器和压缩技术

想知道什么是视频编码，为什么它很重要？

在本文中，我们将研究编码、编解码器和压缩技术的过程。这包括什么使得一个推荐的编解码器，虽然是取决于情况。它还涵盖了为什么某些伪影，与压缩有关，可能会出现在您的视频。因此，你会更好地理解这个过程，以及它如何与自适应比特率流相关。

什么是视频编码？
视频编码是压缩和可能改变视频内容格式的过程，有时甚至将模拟源改为数字源。关于压缩，目标是使其消耗更少的空间。这是因为这是一个有损的过程，会丢掉与视频相关的信息。在解压回放时，会产生一个原始的近似值。应用的压缩越多，丢掉的数据越多，近似值与原始值相比就越差。

为什么编码很重要？
现在有两个原因，为什么视频编码是重要的。第一个原因，特别是当它涉及到流媒体，是它使它更容易在互联网上传输视频。这是因为压缩减少了所需的带宽，同时也提供了高质量的体验。如果没有压缩，原始的视频内容将排除许多人由于正常的连接速度不够而无法在互联网上传输流媒体内容。重要的方面是比特率，或视频中每秒的数据量。对于流媒体来说，这将决定他们是否可以轻松地观看内容，或者他们是否会卡在视频的缓冲区。

视频编码的第二个原因是兼容性。事实上，有时内容已经被压缩到一个足够的大小，但仍然需要进行编码以实现兼容性，尽管这通常更准确地描述为转码。兼容性可能与某些服务或程序有关，这些服务或程序需要一定的编码规范。它也可以包括增加与观众播放的兼容性。

视频编码的过程是由视频编解码器或视频压缩标准决定的。

什么是编解码器？
视频编解码器是通过软件或硬件应用完成的视频压缩标准。每个编解码器都由一个编码器和一个解码器组成，前者用于压缩视频，后者用于重现视频的近似值。编解码器的名称实际上是将这两个概念合并成一个词：enCOder和DECoder。

视频编解码器的例子包括H.264，VP8，RV40和许多其他标准或这些编解码器的后期版本，如VP9。虽然这些标准与视频流紧密相连，但视频通常与音频流捆绑在一起，而音频流可以有自己的压缩标准。音频压缩标准的例子，通常被称为音频编解码器，包括LAME/MP3，Fraunhofer FDK AAC，FLAC等。

这些编解码器不应该与用于封装一切的容器相混淆。MKV(Matroska Video)、MOV(MOVie的缩写)、AVI(Audio Video Interleave)和其他文件类型都是这些容器格式的例子。这些容器没有定义如何对视频数据进行编码和解码。相反，它们以兼容应用程序可以播放内容的方式存储来自编解码器的字节。此外，这些容器不仅存储视频和音频信息，还存储元数据。不过，这可能会让人感到困惑，因为一些音频编解码器的名称与文件容器相同，例如FLAC。

什么是最好的视频编解码器？
这是一个很有意义的问题，如果没有更多的信息，是无法直接回答的。原因是不同的视频编解码器在某些领域是最好的。

对于互联网上的高质量视频流，H.264已经成为一种常见的编解码器，估计占多媒体流量的大部分。该编解码器以优良的质量、编码速度和压缩效率著称，虽然不如后来的HEVC（高效视频编码，又称H.265）压缩标准。H.264还可以支持4K视频流，这对于一个2003年创建的编解码器来说，是相当超前的想法。

不过如前所述，HEVC已经有了更先进的视频压缩标准。这种编解码器的压缩效率更高，可以让更多人在较慢的连接上观看高质量的视频。这也不是孤例。2009年，谷歌收购了On2，让他们控制了VP8编解码器。虽然这个编解码器没能风靡全球，但它经过改进，发布了一个新的编解码器，被称为VP9。Netflix使用他们目录中的5000个12秒的片段，测试了这些后来的格式与H.264的对比。由此，他们发现这两种编解码器都能将比特率大小降低50%，但仍能达到与H.264相似的质量。在这两种编解码器中，HEVC在许多分辨率和质量指标上都优于VP9。例外的是在1080p分辨率下，要么接近，要么在某些场景下VP9的效率更高。

通过这些测试，岂不是让HEVC成为最好的编解码器？虽然在技术上它优于H.264，但它忽略了旧编解码器的一个关键优势：兼容性。H.264在各个设备上都得到了广泛的支持，比如直到2017年底的iOS 11，iPhone才可以支持HEVC。因此，尽管H.264没有那么先进，但为了覆盖更广泛的播放对象，在很多情况下，H.264仍然受到青睐。

注意，H.264编解码器有时也被称为X.264。然而，这并不是相同的编解码器，实际上是编解码器与授权的H.264实现的免费等价物。

什么是最好的音频编解码器？

和视频一样，不同的音频编解码器擅长不同的东西。AAC(高级音频编码)和MP3(MPEG-1音频层3)是音频和视频爱好者中广为人知的两种有损格式。鉴于它们是有损的，这些格式，实质上是为了压缩所需的空间而删除与音频相关的信息。这种压缩的工作是达到适当的平衡，在不明显影响音频质量的情况下，节省足够的空间。

现在这两种音频编码方法都已经出现了一段时间。MP3最初是在1993年出现的，因将音频文件的大小降低到与当时未压缩标准的10%而掀起波澜，而AAC则是在1997年首次发布。作为后来的格式，AAC在压缩音频质量方面更有效率，这可能并不奇怪。虽然这种说法的确切程度一直在争论，甚至MP3格式的创造者，弗劳恩霍夫集成电路研究所，已经宣布AAC是 "手机上音乐下载和视频的事实标准"......虽然这种说法很方便地发生在他们的MP3的一些专利到期之后（也导致了一些奇怪的故事，声称MP3现在已经死亡，这是不可能的结果）。因此，虽然MP3有更多的里程与设备的兼容性，到今天，AAC受益于优越的压缩和流媒体视频内容的两个更好的方法。不仅如此，在移动设备上，当与视频有关时，很多传输都取决于音频是AAC。IBM的视频流和企业视频流产品就是一个例子，不过如果需要的话，可以对音频进行转码，以满足这些规范。

现在AAC和MP3远不是数字音频的唯一格式。还有很多其他的例子，既有像WMA（Windows媒体音频）这样的有损格式，也有像APAC（苹果无损音频编解码）这样的无损格式。其中一种格式是FLAC（Free Lossless Audio Codec），它是无损的。这意味着原始音频数据可以从压缩数据中完美地重建。虽然音轨的大小比未压缩格式WAV（波形音频文件格式）要小，但与AAC和MP3等有损格式相比，它对音频流的数据要求仍然明显更高。因此，虽然无损在蓝光等物理媒体上可见，但对于尺寸很重要的流媒体来说，它就不那么常见了。

那么有哪些推荐的编解码器呢？
偏向于兼容性，H.264和AAC应用广泛，IBM的视频流和企业视频流产品同时支持H.264视频编解码器和AAC音频编解码器的流媒体。虽然两者都不是最前沿的技术，但在应用了良好的压缩技术后，都可以产生高质量的内容。此外，使用这些编解码器压缩的视频内容可以覆盖大量受众，尤其是通过移动设备。