高清視頻編解碼技術難點解析

　　眾所周知，高清視頻相對于rmvb、DVD等標清視頻，播放起來對于電腦硬件要求的提升是無疑的。
　　一、下面我們先來看看高清視頻究竟從哪些方面提升了要求：
　?。ㄒ唬┦紫缺闶且曨l流量的加大。這是最為直觀的一個提升元素，我們可以參照下面的表格，表格中只是簡單的提出了“視頻源”的流量對比，但其實高清視頻的“不同格式”更決定了流量的不同。
　　可以看出，DVD視頻的數據流量只有約9.5Mb/s，但是最高的藍光可以達到40Mb/s以上，提升了4倍以上，無疑這是硬件配置提升的一個主要原因，因為需要處理的數據量增大了很多。
　　
　?。ǘ┢浯伪闶蔷幋a格式的復雜度。我們知道每種編碼格式都有其自身的算法，優秀的算法可以將視頻壓縮到更小的體積，但是還原這種算法卻需要更強的計算能力。H.264高清編碼格式就是典型的代表。也許有些讀者會碰到一些高清視頻，但是播放要求并不高，那可能它就是采用一些簡單的算法，比如Mpeg2的高清編碼格式，但是遇到類似H.264編碼格式，就會出現無法流暢播放的情況。
　　現在看來，H.264因為優秀的算法取得了廣泛的支持，它的算法雖然復雜，但是能獲得最高的壓縮同時視頻細節損失很小，因此想要在未來流暢的播放高清視頻，H.264編碼視頻是必須通過的一個考驗。當然我們也不能忽視VC-1編碼，它是微軟力推的編碼格式，也受到了廣泛的支持，其要求雖然略低，但同樣造成了目前很多主流電腦的“播放困難”。至于Mpeg2高清編碼，其要求很低，未來發展的前景也不突出。
　　我們再來了解一下，這些編碼在電腦上是如何被處理器的。視頻編碼的處理一般分為幾個步驟，每個步驟會完成相應的任務，而解碼的時候也會存在這些步驟，從而達成影片的順利播放。那么誰來處理這些工作呢，早期在電腦上，解碼播放的大部分步驟都是CPU來處理，也就是處理器軟件解碼（以下簡稱軟解）播放，這也就是CPU占用率為什么會很高的原因。
　　簡單的來說，目前任何一臺主流電腦或者說哪怕幾年前的電腦，使用處理器軟解播放之前所有的標清視頻都沒有任何問題。而高清視頻中，Mpeg2高清編碼的視頻要求最低，VC-1編碼的視頻其次，而要求最高的H.264高清視頻可能會導致很多老式的電腦都無法流暢播放。
　　雖然現在硬件發展速度飛快，用戶可以采用高檔四核處理器把軟解播放高清的CPU占用率控制在50%以下，但這類處理器的價格卻很高，裝機成本大幅增加。而雙核處理器雖然便宜了不少，但軟解播放的CPU占用率又可能會很高，甚至高到無法流暢播放的程度。
　　如果想要減輕CPU的負擔，則必須有另一個配件來接手編碼處理工作，顯卡自然成為了最佳選擇，也就是用顯卡里的引擎替代CPU完成視頻解碼的處理任務，從而釋放CPU的負載。CPU作為通用處理器，進行視頻解碼這類事效率有限，但是顯卡卻可以直接硬件集成視頻解碼引擎，從而達到極高的功效。
　　二、高清視頻的編碼流程
　　那么究竟高清編碼的步驟有哪些，哪些又是負載最高的部分呢？以H.264視頻舉例而言，分為四個主要部分（見下圖）。圖中的四個方塊基本就是H.264解碼的四個最主要步驟，也是資源消耗的主要四個部分，其中又以第一步的“CAVLC/CABAC解碼”最為消耗運算資源，這方面遠高于其他三步（簡單的說，CAVLC/CABAC是H.264編碼規范中兩種不同的算法，際俏了提高壓縮比，其中CABAC比CAVLC壓縮率更高，但解碼時自然也要求更高）。
　　
　　三、高清視頻的解碼流程
　　我們下面來看看主流的3種編碼格式，包括Mpeg2、VC-1、H.264的解碼流程對比（見下圖）?？梢钥闯?，幾種編碼格式還是有不少區別的，這也是造成幾種編碼格式要求不同的原因，H.264編碼格式最為復雜，因此系統要求最高，VC-1略有降低，但是也比Mpeg2高得多。