什么是视频转码？为什么视频转码对视频流至关重要

一个普遍的事实是，几乎 80% 的互联网流量由视频组成，因此，视频内容提供商有责任以更高效、更环保的方式进行流式传输。提高流媒体效率的很大一部分努力归结为更好地压缩或转码视频，并在相同的视频质量下通过互联网传输更少的比特。

在本文中，我们讨论了视频转码，以了解它的含义、影响它的因素，最后了解为什么转码对视频流媒体行业和整个 OTT 如此重要。

那么，让我们开始了解有关视频转码的所有知识吧！

什么是视频转码

视频转码是将编码的视频文件解码为中间格式，然后将其重新编码为最终视频格式（文件类型、编解码器、分辨率等的组合）的艺术和科学。在使用的视频编解码器、视频分辨率、比特率、帧率等方面，输出可能与输入不同。

因此，转码器必须能够

• 解码传入的视频（即，能够理解用于创建输入视频的视频编解码器）以创建原始的中间文件。
• 将原始文件转换为不同的分辨率（图像处理）
• 根据编码器设置将新文件编码为最终输出。

由于转码的过程还涉及解码和编码，因此“Video Encoding”和“Video Transcoding”这两个词容易混淆。你会看到这些词被互换使用导致很多混乱，但是，让我们现在把它弄清楚。

• 视频转码是指将压缩文件重新编码为指定的码率、分辨率和质量。因此，视频转码还必须在编码之前解码传入的视频（或者更确切地说是重新编码）。将转码这个词想象成“trans”和“coding”的组合
  • Trans——从一种格式转换为另一种格式
  • 编码——压缩视频
• 视频编码通常是指将原始的、未压缩的视频压缩到所需的大小、比特率和质量的过程。

在讨论定义主题的同时，让我们也快速讨论一下Transrating和Transmuxing。

• 转换 是在不更改分辨率、帧率等的情况下更改视频比特率的过程。例如，您可以将 1080p @ 5mbps 转换为 720p @ 3mbps。
• Transmuxing 是更改容器格式（例如更改mp4为avi或ts）的行为。

好的，现在我们对什么是视频转码有了基本的了解，让我们继续了解它的工作原理。

视频转码如何工作？

视频转码可以分为三大类——

1. 解码传入视频并转换为原始视频格式
   • 转码器需要能够解码不同的容器格式 ( mp4, ts) 以提取底层视频包。
   • 然后，转码器需要解码视频包以提取原始视频。这需要能够使用不同的视频编解码器（例如 H.264/AVC、HEVC、AV1、VP9 等）解码比特流。
2. 执行任何所需的图像处理、过滤，并准备视频进行编码
   • 在此步骤中，原始视频将转换为多种不同的分辨率（如果需要）。
   • 然后对视频进行过滤以去除噪声、锐化、颜色增强并插入徽标（基于配置）
3. 最后，视频被编码
   • 然后根据配置（比特率、分辨率、帧率、编解码器配置文件等）对处理过的原始视频进行重新编码
   • 输出以标准文件格式存储，例如mp4或ts以完成转码过程。

现在，让我们来看看影响视频转码的一些最重要的因素。

影响视频转码的重要因素

有几个因素会影响视频转码，例如输出视频分辨率、比特率、帧率、视频编解码器的选择、预设、速率控制模式等等。这些因素对转码器的速度、成本、质量和输出视频的大小有很大影响。让我们看看为什么——

• 分辨率– 您需要决定转码输出的分辨率 – 1920×1080、1280×720 等。
• 比特率——然后，您需要确定每个分辨率的比特率。即，5 mbps 时为 1920×1080，2.5 mbps 时为 1280×720 等。
• 编解码器——最后，最重要的因素之一是视频编解码器的选择。您要使用 H.264/AVC、H.265/HEVC、AV1 还是其他格式？并且，您要在编解码器中选择哪个配置文件（基线、主要等）。

所有这些参数都对视频转码有巨大影响，应该非常谨慎地选择。接下来，让我们继续讨论视频转码器的类型，看看它们是关于什么的。

视频转码器的类型

主要有两种类型的视频转码器——基于硬件和软件的转码器。这两个版本都非常流行，并服务于特定的用例。

• 硬件转码器
  • 顾名思义，转码引擎和算法是基于硬件的（使用 VLSI 或类似技术），并且有专用芯片或板用于对传入视频进行转码。
  • 硬件转码器的优势
    • 它们是一次性成本 (CAPEX)
    • 通常，它们提供高吞吐量，因为它们基于硬件并经过优化
    • 通常，它们提供比基于软件的转码器更低的延迟
  • 缺点是很难进一步调整或更改已烧入芯片的算法。例如，如果草的质量不是很好，您就无法通过算法来提高草的质量。

• 软件转码器
  • 这些基本上是为压缩视频文件而设计的软件程序。其中最受欢迎的是FFmpeg——一种转码软件，在世界各地的多家公司、实验室和业余项目中使用。
  • 软件转码器的优点是 –
    • 它们可以在各种硬件上运行，从笔记本电脑、手机、浏览器，一直到云中的工业级服务器
    • 它们的资本支出不高，通常可以在运营支出的基础上运行。
    • 它们可以通过软件更新轻松调整和修复（没有运输硬件的麻烦）
  • 最大的缺点之一是，对于需要大量吞吐量或极低延迟的作业，它们无法像硬件转码器那样运行得那么快。有时，硬件转码器最适合这项工作。

最终，选择使用硬件还是软件转码器取决于您的用例和要求——在成本、编码时间和质量方面。

如果您想更深入地了解硬件和软件转码器之间的差异，那么一定要查看这篇关于硬件和软件转码器的文章。

视频转码的挑战

在前面的部分中，我们了解了视频转码、它的工作原理以及该过程的主要影响因素。现在，让我们看一下在转码视频时必须做出的一些权衡决定。视频转码面临三个主要挑战，即控制

• 转码成本
• 转码视频所需的时间
• 和转码视频输出的质量。

我们将在本节中看到，这三个因素是相互关联的，控制它们是一种权衡和成本优化练习。

成本

因此，转码成本不是由单一因素决定的，而是有大量变量决定了整体转码成本。一些最常见的因素是——

• 制造商/品牌
• 转码器中可用的编解码器（例如 AV1 与 H264）及其中的算法
• 转码器可以处理的输入和输出分辨率
• 您的转码器可以处理的吞吐量

例如，如果您有 10 个直播频道，您想要将其转码为 5 种分辨率并通过HLS或DASH通过 Internet 传输，那么您可能需要多个转码器来处理这项工作，具体取决于视频编解码器、比特率、分辨率和直通 -把你想要的。随着输入和输出要求的变化，成本会增加，这是您需要注意的事情。

时间

视频转码所需的时间与视频持续时间、视频编解码器的选择、输出比特率阶梯配置以及需要在视频上完成的任何额外图形叠加或处理成正比。

由于其先进的算法，复杂（但高效）的视频编解码器通常需要更多时间来处理，这会降低转码速度。例如，AV1 在输入参数非常相似的情况下比 H.264/AVC 慢得多，但几乎可以保证您获得的视频尺寸更小，但质量与 H.264/AVC 产生的视频相当。

这是一天结束时的权衡！

质量

转码器输出的质量在很大程度上取决于对

• 视频编解码器（H.264/AVC、HEVC、AV1、VP9 等）
• 速率控制模式（CBR vs. VBR vs. Capped VBR）
• 编解码器参数（比特率、分辨率、配置文件（基线、主要）、帧率）
• 前/后处理（帧率转换、上/下采样滤波等）

在大多数商业转码器中都有这些参数的预设，但是，如果您想充分利用您的设置，您应该投入时间和金钱来调整这些参数并根据您的具体要求优化编码。

为什么视频转码对视频流至关重要？

每年，公司都面临着为用户提供出色的流媒体体验同时控制成本的两难境地。不幸的是，这说起来容易做起来难。内容提供商需要确保

• 视频编码得很好
• 视频以无缓冲方式流式传输
• 视频可以在所有类型的设备上流式传输
• 和更多。

视频转码的主要用例之一是创建 ABR（自适应比特率）视频流所需的多个比特率。

要使用 ABR 成功交付视频，需要将其转码为多个版本，每个版本都有自己的比特率和分辨率组合。这是 ABR 视频流的先决条件，确保每个版本/再现在视觉上看起来很棒是视频转码器的工作。

总而言之，视频转码确保——

无缓冲视频流

• 通过不同比特率和分辨率的同一视频的多个版本启用 ABR 流式传输，从而保持无缓冲的观看体验
• ABR 允许视频播放器根据可用带宽切换到正确的视频再现。

更环保的流媒体和更低的存储需求

• 通过使用视频压缩算法减小文件大小，视频转码器可实现更环保的流媒体体验。
• 内容提供商和用户都需要使用更少的电池电量来流式传输视频。
• 这降低了成本和功率浪费，并降低了存储要求。

启用流式传输到所有设备

• 不同的设备可以处理不同的编解码器和编解码器参数。
• 使用适当的转码，通过比特率、分辨率、视频编解码器、视频编解码器配置文件的组合实现设备覆盖。

结论

视频转码对于视频流的成功至关重要，并使内容提供商能够为其最终用户提供出色的观看体验。转码是一门高度复杂的科学，并且不断发展以更好地满足下一代流媒体平台的需求，这些平台旨在向用户流式传输更环保、更小的视频，同时确保出色的观看体验。

作者：Krishna Rao Vijayanagar，OTTVerse 的创始人