可分层视频编码技术解析

可分层视频编码（SVC）是一种独特的视频压缩技术，在实际操作中带来了许多重要的优势。目前已经有两大视频厂商——Vidyo和Radvision开始提供这项技术，另外，还有几家厂商获得了这项技术的许可。希望在未来几年间能看到更多厂商使用这项技术。

可分层视频编码技术到底有什么独特之处呢？可分层视频编码是专为解决当前视频会议的广泛部署所面临的三大问题设计的：

1.网络并不总能提供高质视频所需的低丢包和抖动。
2.网络并不能为所有用户提供持续的可用带宽。
3.由于MCU对连接带宽和CPU资源的需求比较高，因此，对当前所用的多点会议单元（MCU和桥）分层较为困难，而且成本相当高。

这里有一个比较大的争议。首先我们来看一下可分层视频编码技术的原理，作为一名工程师，我通常都会想先了解一些这个技术的原理，然后才会去体悟它的优势。而如果你刚好是做市场推广的，那么这里你可能不得不迁就我一下了，关于分层视频编码技术的优势我们会在日后再进行讨论。

何为可分层视频编码？

SVC对传输在IP网络上的一系列视频帧采取了一种特有的打包方式。现在的编解码器（非分层的）通常以连接建立的带宽大小为基准，在给出的可用带宽下自动分配分辨率和帧频，以获得最佳的编码效果。带宽越高，编解码器所能交付的高清晰移动图像的质量也就越高。

如果带宽非常高，并且足以提供每秒30、乃至60帧的全高清视频，那么这时就不会有任何的取舍问题。不过在现实的带宽还不能达到那么高的情况下，编解码器就要在分辨率的优化和帧频的优化间有所偏重，而这个结果主要取决于视频中移动图像的数量和编解码器的设置。

图1 传统编解码器使用同一数据包流对整个视频编码

现在的大部分编解码器还包含动态带宽算法，这种算法的目的在于在网络发生数据包丢失时减少带宽的使用量。动态带宽算法的原理是，先假定发生了数据包的丢失，这就代表网络已经出现了拥堵，而降低带宽就能缓解拥堵，这样就能获得一个更好的连接。

SVC的工作原理就不同于传统的编解码器，它利用多个不同的流对视频图像进行压缩，每个流处理高质视频图像的不同组成部分。第一个视频流用最低的带宽来处理清晰度低的图像，附加流则对包含更高分辨率、帧频和质量水平的信息进行编码，以获得更高清晰度和更优质的移动图像。不过这些附加流并不是对第一个流中包含信息的重复，而是对它的补充。

图2 SVC编解码器利用基层和多层编码来加强基础信息

试想一个接收端编解码器能获取这个视频会议系统全部的数据流，这个解码器就能把这些数据流全部整合，还原成出具备原清晰度的全动态图像。而如果第二个编解码器的连接速度很慢，带宽只够接收低分辨率的图像，那原本的编解码器还是能查看到同一个终端获得的相同视频源，不过却只能接收到基层的流。编解码器的解码性能可能会受到带宽、可用CPU资源的影响，也可能获得的图像只要在笔记本这么大的窗口中就能显示出来了，而不需要更高分辨率的显示屏。

有些人认为，“我们现在的多点桥（MCU）就是在做这些”。这一点毋庸置疑，MCU确实能把一个端点的高清图像的代码转换成可用于另一个端点的标清图像。不过要具备这个能力，MCU需要具备大量的CPU周期，或是专业的信号处理器。而在SVC环境中的CPU仅需确定SVC流的哪些部分需要发送，哪些不需要就可以了。如果一个端点只要基层信息，那么也就只要把基层的流发送出去；而如果端点要求原清晰度的图像，那么就要把所有的流都发送出去；而如果端点对清晰度的要求居中，则需要发送这些SVC流的部分组合。由于这种操作比用一个计算点的方式更方便，所以我们相信SVC桥会便宜得多，并且能够处理更多同步的端点。不过这些将涉及到分层视频的部署——这将在我们之后的文章中讨论。