Xilinx EV系列Video Codec基本介紹

著視頻應(yīng)用場(chǎng)景和內(nèi)容越來(lái)越豐富，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸，存儲(chǔ)，和AI智能分析帶來(lái)了越來(lái)越高的需求和挑戰(zhàn)。以一路FHD@60fps視頻為例，其RAWDATA的帶寬約為3Gbps；到了4K@60fps，帶寬大約為12Gbps；到8K，帶寬更是會(huì)到48Gbps。這樣大的數(shù)據(jù)量，如果不進(jìn)行壓縮是沒(méi)有辦法進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)的。因此，從早年的MPEG2，到當(dāng)下被廣泛采用的H.264，H.265，再到VP9，AV1以及未來(lái)的VVC，各種各樣的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)被提出來(lái)。每代都比之前在編碼效率上有提升，付出的代價(jià)就是更大的編碼復(fù)雜度。

不管編解碼標(biāo)準(zhǔn)變得如何復(fù)雜，它們的基本技術(shù)思想都是類(lèi)似的。通過(guò)幀內(nèi)壓縮和幀間壓縮，同時(shí)壓縮空間冗余度和時(shí)間冗余度。對(duì)于編碼來(lái)說(shuō)，都要經(jīng)過(guò)預(yù)處理，運(yùn)動(dòng)估計(jì)，變換，量化，熵編碼這幾個(gè)基本步驟；解碼過(guò)程則跟編碼過(guò)程完全相反。

這里有幾點(diǎn)基本概念一定要注意下：

1.編解碼標(biāo)準(zhǔn)一般只定義解碼過(guò)程，而不定義編碼過(guò)程。如何從原始圖像得到壓縮后的碼流，正是各家Codec存在差異顯神通的地方。

2.正因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)只定義Decoder，所以對(duì)于給定的輸入，任何Decoder的輸出都是一致的，Decoder很少有能做差異化的地方。Decoder的難點(diǎn)是兼容各種各樣的Profile輸入。

3.Encoder通常會(huì)比Decoder復(fù)雜很多（5-10倍），計(jì)算量也大很多。每個(gè)Codec都會(huì)采用很多種差異化的算法。因此對(duì)于給定的視頻原始輸入，不同的encoder輸出的碼流都是不一樣的，不過(guò)它們都符合標(biāo)準(zhǔn)。

4.Encoder輸出碼流的圖像質(zhì)量，受很多因素相互制約和影響：Compression Ratio，Latency，ComputationComplexity。這三者往往是互斥的，不可兼得，只能根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景，選擇合適折中的方式。

Xilinx的Zynq Ultrascale+MPSOC EV系列器件已將集成了H.264/265 的Codec硬核，可以同時(shí)支持最大一路4K@60fps視頻的同時(shí)編解碼。