4K是电视的下一个大趋势,4K视频也开始到处出现。但是4K视频占用了大量空间,这使得下载和流媒体很难达到最佳质量。谢天谢地,一种技术正在改变这一点,它被称为高效视频编码(HEVC),或H.265。
这项新技术的普及需要一段时间,但它正在发生——4K超高清蓝光使用HEVC,VLC 3.0使HEVC和4K视频在你的电脑上更易于观看,iPhone甚至可以将录制的视频保存在HEVC中以节省存储空间。但它是如何工作的,为什么它对4K视频如此重要?
当你在iTunes上观看蓝光光盘、YouTube视频或电影时,它与从编辑室出来的原始视频不一样。为了把电影放在蓝光光盘上,或者使它小到可以从网上轻松下载,必须对电影进行压缩。
高级视频编码(Advanced Video Coding,也称为AVC或H.264)是广泛使用的视频压缩的最佳标准,它使用了几种不同的方法来减少视频的文件大小。
例如,在任何给定的帧中,它都可以查找颜色基本相同的区域。拿我和我儿子的这张静止的照片来说,天空的大部分都是蓝色的,所以压缩算法可以把图像分成称为“宏块”的块,然后说“嘿,不要记住每个像素的颜色,我们可以这么说,上面所有的这些块都是相同的蓝色,“这比存储每个像素的颜色要有效得多,这样会降低最后一帧的文件大小。在视频中,这称为帧内压缩—压缩单个帧的数据。
AVC还使用帧间压缩,它可以查看多个帧,并注意到框架的哪些部分正在变化,哪些部分没有变化。从美国队长:内战拍摄。背景变化不大,画面之间的差异大多是在铁人的脸和身体。所以,压缩算法可以将帧分割成相同的宏块块,并说“你知道吗?”?这些块不会在100帧内发生变化,所以我们只需再次显示它们,而不是将整个图像存储100次,“这可以显著减少文件大小。”。
这只是AVC/H.264使用的方法的两个过于简化的例子,但是你明白了。这一切都是为了在不影响质量的前提下提高视频文件的效率。(当然,如果压缩过多,任何视频都会失去质量,但这些技术越聪明,在达到这一点之前,压缩视频的能力就越强。)
高效视频编码,也被称为HEVC或H.265,是这一发展的下一步。它构建了AVC/H.264中使用的许多技术,使视频压缩更加高效。
例如,当AVC查看多个帧的变化时,例如上面的Captain America示例,这些宏块“chunks”可以是一些不同的形状和大小,最多16像素乘16像素。使用HEVC,这些块的大小可以达到64×64,远远大于16×16,这意味着算法可以记住更少的块,从而减小了整个视频的大小。
您可以在这段来自HandyAndy Tech Tips的精彩视频中看到关于这项技术的更多技术性解释:
再说一次,HEVC还有其他方面的改进,但这是最大的改进之一,当所有这些都说到做到的时候,HEVC可以在相同的质量水平下压缩两倍于AVC的视频。这对于4K视频尤其重要,因为AVC占用了大量的空间。HEVC使4K视频更容易流式传输、下载或翻录到硬盘上。
自2013年以来,HEVC一直是一个被认可的标准,所以我们为什么不在所有视频中使用它呢?
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这些压缩算法非常复杂,在播放视频的过程中,需要大量的数学运算才能快速解决这个问题。计算机解码这段视频的主要方法有两种:软件解码,它使用计算机的CPU进行运算;或者硬件解码,它将负载转移到图形卡(或CPU上的集成图形芯片)上。图形卡的效率要高得多,只要它对您要播放的视频的编解码器具有内置支持。
所以,虽然许多PC和程序可以尝试播放HEVC视频,但如果没有硬件解码,它可能会结结巴巴或非常慢。所以,HEVC没有什么好处,除非你有一个图形卡和一个视频播放器,这两个都支持HEVC硬件解码。
对于独立的播放设备来说,这不是问题——4K蓝光播放器,包括Xbox one中的那台,都是以HEVC为核心构建的。但是当你在电脑上播放HEVC视频时,事情就变得更困难了。为了对HEVC视频进行硬件解码,您的计算机将需要以下硬件之一:
您还需要使用一个操作系统和视频播放器,不仅支持HEVC视频,但HEVC硬件解码,这是目前有点零星。许多玩家仍在增加对HEVC硬件解码的支持,在某些情况下,它可能只适用于上面列表中的某些芯片。在撰写本文时,VLC 3.0、Kodi 17和Plex Media Server 1.10都支持某种形式的HEVC硬件解码,至少对某些卡是这样。不过,您可能需要在所选播放器中启用硬件加速,才能使其正常工作。
随着时间的推移,越来越多的计算机将能够处理这种视频,越来越多的播放器将像现在的AVC/H.264一样更广泛地支持这种视频。它可能只需要一段时间就可以变得无处不在,在那之前,你必须以巨大的文件大小将4K视频存储在AVC/H.264中(或者对其进行更多压缩,从而失去图像质量)。但是HEVC/H.265越是得到广泛支持,视频效果就越好。
图片来源:alphaspirit/Shutterstock.com网站
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