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VC-1
來源:互聯網

VC-1,全名VC-1視訊編解碼器(Video Codec 1),是微軟所開發的視頻編解碼系統。2003年提出標準化申請,最早名字是VC-9。2006年4月正式通過成為標準。微軟是在2003年9月遞交VC-1編碼格式(開發代號Corona)的,VC-1基于微軟Windows Media Video 9(WMV9)格式,而WMV9格式現在已經成為VC-1標準的實際執行部分。直到2006年初,活動圖像和電視工程師協會(SMPTE)才正式頒布了由微軟提出并開發的VC-1視頻編碼標準,VC-1被頒布為標準后,SMPTE仍會收取授權費,微軟則可從專利中獲取一定的版稅。

軟件簡介

VC-1是最后被認可的高清編碼格式,不過因為有微軟的后臺,所以這種編碼格式不能小窺。相對于MPEG2,VC-1的壓縮比更高,但相對于H.264而言,編碼解碼的計算則要稍小一些,目前來看,VC-1可能是一個比較好的平衡,輔以微軟的支持,應該是一只不可忽視的力量。一般來說,VC-1多為“.wmv”后綴,但這都不是絕對的,具體的編碼格式還是要通過軟件來查詢。

總的來說,從壓縮比上來看,H.264的壓縮比率更高一些,也就是同樣的視頻,通過H.264編碼算法壓出來的視頻容量要比VC-1的更小,但是VC-1 格式的視頻在解碼計算方面則更小一些,一般通過高性能的CPU就可以很流暢的觀看高清視頻。相信這也是目前英偉達 Geforce 8系列顯卡不能完全解碼VC-1視頻的主要原因。

VC-1的編碼結構也是基于塊的運動補償混合編碼結構,但與H.264編碼結構有些不同(圖2),VC-1在頻率域中進行幀內預測;另外,VC-1的編碼采用的是自適應變長編碼。

VC-1的幀內預測采用傳統MPEG標準的預測模式,即在頻率域內進行幀內預測,在反量化前和重疊平滑化之后采用8×8塊的DC系數與AC系數的預測。

與H.246基于空間域的幀內預測相比,VC-1在預測精度和效率方面相對H.264低一些,但技術成熟,易于實現。

VC-1在宏塊劃分上只有2種:16×16和8×8。雖然VC-1的塊尺寸沒有H.264完整,但明顯的減小了計算量。

VC-1支持支持兩種內插運算:1/2像素的Bi1inear內插運算和1/4像素的Bicubic內插運算。

VC-1的幀間預測參考幀僅由前I幀的重建幀所組成,減小了緩存容量,使編解碼器的復雜性大為降低。VC-1的B幀預測編碼采用前向、后向運動估計和補償的方式,為提高編碼性能主要采取了三個措施。

B幀編碼位置只與兩個參考幀相關,而與時間無關;采用B幀的幀內編碼方案,在出現場景切換時提高了編碼的效率;運動矢量采用前向預測前向、后向預測后向的原則,并分別緩存運動矢量,改善了緩存質量,提高了運動矢量的連續性。

VC-1使用的濾波器采用了兩項技術:一是采用了環路濾波器,二是采用了重疊平滑技術。

在進行環路濾波操作時每隔4個像素進行一次,加快了處理速度,同時在設計時對平滑區域比較敏感,有利于改善圖像效果;采用重疊平滑技術可以消除塊對應的真實邊界和由量化導致的偽邊界造成的環路濾波失真。

VC-1變換的基本單元沒有采用固定的矩陣,而是采用自適應變換,共有8×8、8×4、4×8、4×4四種尺寸,對幀內采用4×4,對幀間采用其中任何一種,雖然提高了變換的效果,但結構較復雜。

VC-1同時允許使用死區量化器和常規均勻量化器,在大步長下采用死區量化器,而在小步長下采用均勻量化器,此外量化還考慮圖像中的噪聲和碼率控制參數調整等因素。這種靈活措施可使VC-1不管在高碼率下還是在低碼率下都能保持良好的率失真性能。

VC-1采用簡單的自適應變長編碼方案,但采用多碼表來提高編碼效率,即對運動矢量和編碼塊的模板信息采用多碼表中的一個,其他信息則采用比特平面編碼。

VC-1的開發和標準化過程中,除了微軟外,還有幾家公司聲稱擁有適用于該技術的專利,包括松下電器LG電子三星電子。VC-1的高級配置文件包含了專為編碼隔行掃描視頻序列和逐行掃描視頻而設計的工具,這使得VC-1在廣播和視頻行業中得到了專業人士的青睞。VC-1編解碼規范已由微軟以三種編解碼器的形式實現,分別是WMV3、WMVA和WVC1,其中WMV3和WVC1分別對應VC-1的簡單和主要配置文件,而WMVA是早期的WMV高級配置文件實現。

VC-1在多個平臺和設備上得到了支持,包括已停用的微軟 Si1ver1ight、HD DVD光盤格式、藍光光盤格式、Xbox 360視頻游戲機、P1ayStation 3游戲機和FFmpeg項目。此外,樹莓派基金會在2012年宣布支持VC-1的硬件解碼。硬件加速的VC-1解碼可以在專用硬件或通用硬件上實現,如GPU,而樹莓派4之前的硬件支持VC-1硬件加速解碼,盡管需要購買許可證。

VC-1專利池中有18家成員公司,其中大多數專利由四家公司持有:微軟、松下電器LG電子三星電子。作為SMPTE標準,VC-1的實施可能需要向MPEG LA或其成員支付許可費。截至2023年7月31日,超過76.6%的專利已經過期,這可能影響了VC-1的許可費用和實施成本。

在編碼器產品方面,多家公司制造的視頻編碼器產品支持VC-1編碼,用于IPTV和Web流媒體。這些產品基于微軟 VC-1編碼器SDK,包括In1et、Digita1 Rapids、Harmonic、Envivio、E1ementa1 Techno1ogies、Anystream、Te1estream和Rhozet等。

參考資料 >

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