就在幾十年前，手機的重量超過了今天的筆記本電腦，家庭影院里充斥著VHS磁帶。將更多數據放入更小空間的能力是上個世紀最了不起的壯舉之一- 視頻編碼等壓縮技術使這一切成為可能。

在這篇文章中，我們將了解什么是視頻編碼及其在實時視頻交付中的作用。我們還將探討有損壓縮和無損壓縮之間的差異、用于流式傳輸的常見視頻編碼格式以及視頻編碼與轉碼之間的區別。

一、什么是視頻編碼

視頻編碼描述了將原始視頻轉換為壓縮數字格式以通過互聯網高效交付的過程。編碼在捕獲視頻流后立即發生，并且在所有實時流式處理工作流中起著至關重要的作用。編碼器本身可以內置到相機中，但它也可以采用硬件編碼設備、OBSStudio 等計算機軟件或移動應用程序的形式。

二、為什么需要視頻編碼？

視頻編碼是必不可少的，因為原始視頻文件太大而無法通過大多數互聯網連接發送。例如，480p（低分辨率）和每秒30 幀的未壓縮視頻的數據速率為220Mbps（兆比特每秒），但美國的平均家庭互聯網連接的下載速度為189 Mbps，上傳速度為23Mbps。這些大文件甚至不適合DVD或藍光光盤。這就像將一個大物體塞進直徑只有其一半大小的管子里——更不用說當分辨率、幀速率和顏色深度更高時，甚至更加困難。

然而，編碼使得在基本家庭互聯網上或通過移動數據流式傳輸高清視頻成為可能。如果沒有視頻編碼，觀看素材的唯一方法是在錄制它的原始設備上。

三、編碼如何工作？

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捕獲實時流后的毫秒內，必須縮小數據，以便在互聯網上高效傳輸。通常，流從千兆字節的數據減少到兆字節的數據。

視頻編碼軟件和硬件依靠稱為編解碼器的兩部分壓縮工具來實現這一目標。具體來說，編解碼器將算法應用于視頻和音頻數據，以各種可能的方式對其進行壓縮。一旦流到達觀眾，播放器軟件或機頂盒中內置的視頻解碼器就會解壓縮數據以進行播放。

通過“壓縮”，我們實際上意味著編碼器的算法丟棄它認為無關緊要的視覺數據。它可能像素對積極的視頻體驗或其他東西沒有影響，但與ZIP文件不同，解壓縮視頻不會恢復文件原來的樣子——它會永遠改變。

什么是編解碼器

編解碼器是指對視頻和音頻數據進行操作以將其縮小為可流式傳輸大小的壓縮技術。從字面上看，“編碼器-解碼器”或“壓縮器-解壓縮器”，編解碼器應用算法最初壓縮數據以進行傳輸，然后解壓縮以供查看。

在流式傳輸實時視頻時，視頻和音頻編解碼器都會發揮作用。H.264，也稱為AVC（高級視頻編碼），是最常見的視頻編解碼器。AAC（高級音頻編碼）是最常見的音頻編解碼器。

與MP3 編解碼器一樣的編碼

為了便于說明，讓我們專注于一種您一定會知道的名稱的音頻壓縮技術：MPEF-1Audio Layer III，又名.MP3。

MP3編解碼器在1990年代徹底改變了音樂消費。一夜之間，曾經裝滿CD的音樂庫可以塞進手持MP3播放器- 質量沒有明顯變化。

MP3編解碼器通過丟棄超出人類聽覺限制的所有音頻組件來實現這一點，以實現高效的運輸和存儲。這稱為有損壓縮，是視頻流的基本編碼方法。

有損視頻編碼與無損視頻編碼

當數據被壓縮而不丟棄任何信息時，就會發生無損壓縮。一個值得信賴的ZIP文件就是這樣做的，允許我們將一堆信息塞進少量空間，同時保持數據完整性。

另一方面，有損壓縮通過丟棄不必要的數據可以大大減小文件大小。在流式傳輸方面，大小很重要，因此必須進行有損壓縮。

有損壓縮的目標有三個：

刪除所有人眼或耳朵無法檢測到的數據

盡可能降低質量

快速壓縮所有剩余數據

四、實時流式傳輸的視頻編碼格式

在進入我們推薦的編碼格式之前，先簡要說明一下術語。

視頻編碼格式描述可用的壓縮規范，而視頻編解碼器描述這些格式的軟件或硬件實現。就本文而言，這種區別無關緊要。但是，請記住，對于任何給定的規范，可能有多個編解碼器實現可用。1

事不宜遲，這是我們2021年最受歡迎的格式列表。

推薦的直播編碼格式：

H.264/AVC：H.264是一種高效且廣泛采用的視頻壓縮技術，非常適合低延遲流媒體工作流程。

VP9：VP9是一種比H.264/AVC更先進、更高質量的壓縮技術，比許多替代品具有更高的兼容性，并且適用于4K流媒體。

H.265/HEVC：在向客廳設備提供優質OTT內容時，含版稅的H.265編解碼器是目前可用的最佳編碼格式。

AV1：AV1是最新、最偉大的開源視頻編碼技術，但目前冗長的編碼時間會導致高昂的編碼成本。

五、編碼與轉碼：有什么區別？

當然，可以對視頻進行一次編碼，然后再也不碰它。但大多數流式處理工作流在后面的步驟中利用視頻轉碼來進一步處理流。

視頻轉碼涉及解壓縮編碼的視頻文件，（通常）對其進行更改，然后重新壓縮（可能采用不同的編碼格式）以交付給最終用戶。此轉換過程可以在媒體服務器或基于云的流媒體平臺中進行。

以下是編碼和轉碼不同的關鍵領域：

1.編碼首先發生;轉碼發生在第二位。

就像一個人必須在翻譯之前寫一本書一樣，流在轉碼之前必須經過編碼。

2.編碼是必要的;轉碼不是。

如果不進行編碼，就無法通過互聯網直播視頻。這種將原始視頻壓縮為數字格式以便通過Web高效交付的過程始終發生，即使編碼器內置于您正在廣播的捕獲設備中也是如此。

另一方面，視頻轉碼不是必須的。大量的工作流程，例如端到端使用WebRTC的工作流程，不需要任何轉碼基礎設施。

編輯：黃飛