阿里视频云最强转码技术揭秘：窄带高清原理解析+用户接入指南

2022-06-10 10:23:09

有人说2017年是中国网络视频发展的黄金时期，根据中国互联网信息中心发布的《中国互联网发展状况统计报告》显示，截止2017上半年，网络视频用户规模已经达到5.65 亿，半年增长3.7%。

随着社交媒体、网络直播、VR、AR的兴起，用户对于视频的多元化、场景化、临场感、体验的追求更加极致，视频网站竞争尤为激烈，各大视频网站都在努力布局结合云计算、大数据、视频服务等能力实现技术创新，提升用户观感。

根据网络调研显示，视频中经常出现 转码失真、拍摄噪声、卡顿、低帧率卡顿、低分辨率模糊、镜头抖动等现象 ，是影响用户体验的直接因素。而在视频服务中，想要保证流畅的观感，带宽成本是视频网站无法跨越的门槛。为了控制高额的带宽成本，视频网站还需要通过打击盗链、CDN分发控制、播放策略控制、降码率等技术手段来进一步实现效果。

为了 提升网络视频用户的体验 ，同时让视频网站 在成本和效果上达到平衡 ，阿里云推出了窄带高清技术。

窄带高清 代表的是一种成本与体验最合理配置、最佳性价比的视频服务理念。在体验方面，用户在观看视频时会受到片源清晰度、分辨率、码率、帧率、编码算法、播放策略等影响，窄带高清会从这些角度实时的智能优化视频码率，从而达到提高观众观看体验的目的；在成本方面，影响成本的因素包括码率、分发策略和播放策略，窄带高清即可从码率这个方面完成优化，帮助视频网站节约成本。

下面我们就来看下阿里云是如何通过技术来实现窄带也能高清的。

编码前先分析
一个完整的视频播放流程包括采集、上传、片源修复、转码参数分析、编码切片、加密、存储、分发、播放九大步骤。窄带高清在编码前，先对内容进行分析，判断内容的类型，根据用户对该类型片源的清晰度预期来设置码率，再根据这个码率来选择最佳分辨率。这种根据视频内容不同而设置不同的分辨率的方式称之为分场景转码，分场景的转码方式能够在一定程度上解决码率和分辨率匹配的难题。

下图是常见的分场景转码的案例，通常情况下，影视剧和游戏对码率要求比较高，在线课堂则相对较低。这种分场景转码在一定程度上能够有效节省用户带宽资源，但也带来了其他问题。

在码率要求比较低的在线课堂场景之中，如果出现抖动（如PPT中插入视频），在较低的码率下容易产生马赛克；而在对码率要求较高的游戏场景中，存在一定的等待画面（如加载），码率就浪费了。
因此，阿里云窄带高清也解决了分场景转码带来的并发问题，根据每个视频中的场景、动作、内容、纹理等设置相应的分辨率和码率，确保了优质的观感和码率的合理。

那实现窄带高清的核心原理是什么。

上图右侧是观看效果较好的情况下分辨率和码率对应的模型，两者关系几乎呈线性增长。

首先，窄带高清可以根据清晰度预期来降低码率。例如在720p的影片中，将目标码率设置为2Mbps，转码会把视频内容在影片过程中实时进行分析，通过前置窗口中实时探测视频内容，再设置最合适的码率，同时确保所设置的码率不超出最初的预设值。

其次，窄带做到高清的另一个秘诀是根据预设码率选择最佳分辨率，当画面内容特别复杂时，在2Mbps的码率下降低分辨率（720p->480p）；当画面内容较为简单时，可以相应地提高分辨率（720p->1080p）。

总之，窄带节省不必要的bits，高清是把bits分配到最能产生价值的地方，从而实现，在同样的带宽条件下收看更加清晰的画质。

窄带高清之阿里独家编码器
阿里云独家编码器不仅解决了信号压缩的问题，更要解决人眼主观感受的问题，它的优势如下：
1，基于主观质量优化的码率控制和自适应量化，保障码字用在最合适的地方；
2，帧间一致性保障；
3，Coding Artifact抑制；
4，易关注纹理增强。

下面来看具体的案例

一、帧间一致性

大多数用户观看视频时，肉眼对画面清晰度并不是那么敏感，但是几乎所有用户对帧间不稳定都十分敏感。因此，阿里云独家编码器对视频帧与帧之间的抖动加以控制，如上图所示，通过编码器，在保障分辨率的同时降低了码率，同时保障了帧间一致性，提升观看效果。

二、Coding Artifact抑制
多年来，编码器是从信号处理的角度进行发展演进的，而非按照人类观看体验进行编码，因此Artifact不可避免的出现。上图左侧是码率较低的视频，可以看到毛发断裂、每个点都有噪声颗粒的情况；右侧是窄带高清编码器进行Coding Artifact抑制之后的效果，两者对比明显。