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H.265规范下视频软解与硬解的比照

1.概念从数字视频诞生以来,硬解码和软解码的说法一直伴随着它的发展。数字视频的软解码是指在通用CPU上通过专门的播放软件解码并播放视频;而硬解码则是指在专用的硬件解码模块解码视频,然后将解码数据送至显

1.概念

从数字视频诞生以来,硬解码和软解码的说法一向伴跟着它的开展。数字视频的软解码是指在通用CPU上通过专门的播映软件解码并播映视频;而硬解码则是指在专用的硬件解码模块解码视频,然后将解码数据送至显现屏播映。严格来说,并不存在朴实的硬解码,由于即便有硬件协处理模块存在,整个解码进程也需求软件来操控。所以本文所评论的是约好俗称的软解码和硬解码。

2.前史

早在20世纪80年代,数字视频商业化运用(Sony的D1格局,http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_video#History)现已呈现。那时的数字视频是未经紧缩地存储在磁带上,所占空间十分大,其相关产品极端贵重,一般顾客难以承当,因而数字视频的概念没有遍及。1992年数字视频紧缩规范MPEG-1的发布,特别后来的根据该规范的VCD规范发布以及相关产品的面世,极大地推动了数字视频在消费范畴的开展,一起也使数字视频的概念在顾客中得到了遍及。后来的MPEG-2和根据其上的DVD和数字电视的遍及,让顾客欣赏到更高质量的视频节目。新世纪的H264规范和其它私有视频规范如RM,WMV,VP8格局等,极大促进了网络视频的快速开展。上一年新一代规范H.265的推出,标志着数字视频技能和工业到达了一个新的高度。

在数字紧缩规范(技能)不断进步的一起,它的编解码技能、手法也有不断的立异。数字视频紧缩规范刚刚诞生的上世纪90年代初,通用CPU核算才干远远无法满意解码需求,所以那时的解码方法悉数选用专门硬件解码芯片来解码,如VCD播映机、MPEG-1解压卡(能够插到386或许486电脑上用来播映VCD电影)。到了2000年左右,核算机的功用现已能够播映DVD节目,这时涌现出不少优异的DVD播映软件,能够在个人核算机上流通地软解码DVD数据。这一时期软解码和硬解码都十分盛行。尔后跟着网络的开展,网络视频开展迅猛。网络视频的紧缩格局多种多样,如RM、VP8、MPEG4、H.264、WMV、MPEG2。由于格局的多样,关于硬件完结来说,完结起来相对杂乱,别的这一时期的网络终端是个人电脑,其运算才干也足以解码这些视频内容,所以软解码的优势比较显着。当下,ARM架构的通用CPU在移动设备范畴取得了X86架构在个人电脑范畴那样的位置。ARM架构的CPU主频也能够到达1.5GHZ以上,一起双核,四核乃至八核的CPU也得到了广泛的运用,其运算才干早已到达或许超过了曾经的PC。视频软解计划也很多呈现在移动设备中。

3.解码流程以及软硬解码的差异

数字视频软解码,是指视频流数据彻底通过通用CPU来完结播映。其大致流程如下:首要视频播映软件把视频流文件从存储介质中读取到内存中,然后通过一个封装格局解析模块,把文件中的视频数据和音频数据分隔;接下来播映软件担任把视频数据传送到视频解码模块,音频数据传送到视频解码模块;视频解码模块也是一个运行在通用CPU上的朴实的软件模块,它运用杂乱的算法,完结对视频数据的解紧缩;解紧缩之后的数据被送到视频显现模块,由显现模块驱动硬件来显现视频内容。音频数据的处理方法相似。

数字视频的硬解码,则是在专用的解码硬件模块帮忙之下,CPU完结视频流数据的播映。它的流程是:首要通用CPU担任把视频流数据读到内存中,有运行在通用CPU上的数据封装格局解析模块把数据中视频和音频分隔,其间音频数据被送到专用的硬件解码模块中去,由硬件解码模块担任把视频数据解紧缩,把解紧缩出来的数据又送回通用CPU,由后者用解压后的数据驱动硬件完结视频的显现。而音频或许是由通用CPU软解码,也或许有专门的硬件模块来进行音频解码。

从上述描绘中能够看出,不管是硬件解码或许软件解码,通用CPU的参加必不可少,通用CPU担任视频流的播映流程。不同之处是极大运算量的解码算法是在通过CPU中完结,仍是在专用硬件解码模块中完结。

4.软解码和硬解码的运用

现在紧缩视频的软解码和硬解码均广泛存在,可是二者的运用范畴和规模有必定不同。

软解码首要在下列设备广泛运用:

(1)个人核算机。现在个人核算机上的视频悉数是通过软解码的方法完结播映的,这个和个人运用以及网络运用中,存在很多的紧缩格局有关,一起也和现在个人核算机超强的核算才干密不可分。

(2)智能手机。现在的智能手机芯片都具有很强的核算才干,一起也都有视频硬件解码模块,可是硬件解码模块支撑的视频格局有限,一起受限于与之适配的专用播映软件,所以智能手机在播映网络视频时,大部分选用是软解码方法。

(3)平板电脑。平板电脑遍及选用与智能手机相同的芯片组,一起运用方法也与智能手机相似,所以在播映网络视频也首要选用软解码。

硬解码首要运用于下列设备:

(1)智能手机和平板电脑,如前所述,这些设备存在视频加快模块,在播映本地高清文件时,选用硬解码的景象仍是比较多的。

(2)机顶盒。前期的机顶盒基本上是一个MIPS架构的CPU+硬件解码模块。所以在这种设备上只存在硬解码一种景象。不过最近比较新的机顶盒选用与智能手机相同层次的芯片,可是根据本钱考虑,大部分机顶盒仍是选用硬解码计划。不过跟着芯片功用提高和价格的下降,机顶盒选用软解码的比例会渐渐提高。

(3)家用相机(摄像和回放功用)。具有摄像功用的相机,都具有回放功用,这些设备的视频解码都是运用硬解码完结。

(4)视频会议。视频会议着重实时性,一起视频编码格局仅有,解码一般是硬解码

5.趋势与展望

硬件解码的存在是为了补偿通用CPU的运算才干的缺乏。跟着通用CPU的运算才干的提高,本来在通用CPU上无法完结的解码使命,也逐步能够完结,这时硬件解码计划就显得不太重要了。现在的智能手机芯片软解码MPEG-1,MPEG-2视频数据十分流通,部分手机软解码H.264视频数据也很流通,所以在智能手机范畴用软解码方法也越来越遍及。可是这并不是阐明硬解码方法会渐渐淡出,由于人们的视频紧缩比,视频解析度的需求也在不断提高,这就要求设备有更强壮的核算才干,在通用CPU无法满意的情况下,硬件解码模块也是必不可少的。

上一年H.265规范的推出带来了硬件解码与软件解码之间的一些争辩,争辩的焦点是在智能手机上究竟H.265硬件解码会占干流位置,仍是软件解码占干流位置。

硬件解码支撑者以为,智能手机芯片核算才干支撑H.265高清播映还比较牵强,只有用硬件解码才干完结流通的播映,从本钱考虑不用只是为了支撑H.265而对主芯片要求更高的功用。软解码支撑者则从规范成熟度以及通用CPU的功用开展考虑,以为H.265作为一个比较新的规范,会通过不断的修订,假如用硬件解码计划,或许硬件无法跟着修订案不断地更改,导致硬件无法解码有关视频,别的通用CPU的功用提高大致契合摩尔定律,功用提高很快。本来以为在ARM架构下软解码H.265视频是不太或许的工作,现在看来是能够完结的。用红米手机(小米公司出品的一款贱价的智能手机,选用MTK6589芯片,四核cotrtex-A71.5G)播映H.265紧缩格局的1080p的视频,现已十分流通(播映软件选用的是北京瑞普图视科技有限公司开发的H.265播映apk,视频播映能到30fps以上)。现在高端手机遍及选用的是运算才干更强的高通骁龙800四核处理器,播映H.265视频更是没有问题。

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