内容感知编码的创新正在改变视频流媒体

在过去几年中，视频流媒体消费迅速增长。随时随地在任何屏幕上观看视频已成为许多家庭消费娱乐内容的首选方式。因此，视频服务提供商的带宽使用量和成本急剧上升。为了提高视频盈利能力，服务提供商正在部署内容感知编码（CAE）等先进技术。

多年来，CAE 经历了许多变迁。CAE 旨在降低比特率和提高视频质量，是视频服务提供商必不可少的工具。本文将简要回顾 CAE 背后的历史，重点介绍内容感知编码的最新创新，并预测我们在不久的将来可以期待的发展。

内容感知编码(CAE)的起源

CAE 于 2015 年推出，当时 Netflix 宣布采用按片头编码的技术，该技术可查看整个文件，并确定使用的最佳视频文件参数，如分辨率、帧速率和编码设置。(见图 1）。

在按标题编码之后，又推出了按片段编码，即在片段级别而不是整个文件级别做出决定。与采用固定阶梯的传统 CBR 编码相比，按片段编码的增益约为 40% 至 50%。所有主要的 OTT 服务提供商，包括 Netflix、YouTube、Disney+、HBO、Discovery 和 Paramount+ 都已部署了用于 VOD 的 CAE。在大流行开始期间，欧盟要求 OTT 服务提供商放弃 UHD 并在编码阶梯上节省 25%。总体而言，观众并没有抱怨视频质量受到影响，但一些观众对付费购买 UHD 后却无法再观看 UHD 感到沮丧。

CAE 从供应商的角度在文件端启动，然后进行实时植入，处理过程在编码器级别在线完成，编码输出是以 HLS 或 DASH 包装的 VBR。

这项技术还可用于实现超快文件转码，这在视频服务提供商需要快速转换 4K VOD 内容时至关重要。与 CBR 编码相比，这种方法的性能平均可节省约 40% 的带宽，CPU 开销有限，且无额外延迟。其他公司也采取了类似的方法，将 CAE 作为其编码平台的一项功能，无论是作为设备还是在云中。这种 CAE 技术的缺点是与编码器绑定，只能与编码器供应商合作。已经开发出自己的编码平台的流媒体公司无法使用这种技术。

另一个替代方案是开发一种 CAE 解决方案，可以安装在现有的编码解决方案上，无论是专有的还是开源的。

CAE 的下一步发展

CAE 的下一个创新是内容自适应流媒体 (CAS)，与基于内容特征的 CAE 不同，CAS 涉及端到端的流媒体协调。CAS 考虑了内容准备阶段来自网络（即客户端、CDN、物理网络）的任何反馈。

业界的目标是在保持相同质量的情况下降低比特率，并提高收视率较低的频道的比特率。这是为数百万并发观众提供大规模流媒体服务，尤其是直播体育赛事时需要关注的话题。

结论

自引入按字幕编码以来，视频行业取得了长足的进步，从按片段的方法发展到 CAE 方案、通用内容自适应编码，最后发展到网络流量实时指导比特率节省的系统。所有这些技术都有助于延长 AVC 的使用寿命。现在，我们看到 HEVC 和 AV1 等新编解码器取代了 AVC，视频服务提供商有可能采用 CAE 和 CAS 技术，以进一步节省带宽并提高流媒体应用的视频质量。