使用編解碼器節省頻寬、儲存空間及成本

在從擷取到顯示的整個廣播和 PRO AV 遞送鏈中,運用了多種視訊和音訊編碼器、解碼器和轉碼器。壓縮編解碼器直接實作在攝影機的感測器上,編解碼器現在可接受 RAW 格式。在後製、遠端生產與製作、電影院,以及 AV-over-IP 等情境下,它們的功用是中間或夾層編解碼器。在最終配送給消費者時也會使用這種技術,例如有失真 OTT 串流及 DTH 配送編碼。在任何使用案例中,都需要在功耗、成本、尺寸外型、視訊品質、延遲和通道密度之間取得良好的平衡。AMD 的高適應性平台能支援並發展大部分現有和新興編解碼器,包含整合式編解碼器單元、聯盟合作夥伴的 IP 核心以及硬體加速,提供符合成本效益的即時實作,一直支援到 8K。

編解碼器的演進

Evolution of Codecs

視訊編解碼器

H.264/H.265 (AVC/HEVC)

這是一種配置性極高的編解碼器,能在位元率、品質、延遲與功耗之間做出取捨

H.264/AVC/MPEG-4 Part 10 是由 ITU-T 和 MPEG 組成之 Joint Video Team 所制定的數位視訊編解碼標準。H.264 的目標是利用 MPEG-2 一半的位元率,來達到相同的影像品質,這個標準廣泛用於各種 HDTV 播送標準、IP 攝影機、電腦和網路串流平台,以及行動電話等。H.265/HEVC 是更新的 ITU-T 視訊編解碼標準,目標為進一步改善編碼品質,且將使用的位元率控制在 H.264 的 50%。H.265 也支援 4K 和 8K UHD 影片。最近推出了許多新的編解碼器,例如 VVC 和 LC-EVC 等,不過 AVC 和 HEVC 仍是業界的「主力」編解碼器,在未來幾年還是會受到重用。

AMD 提供獨特的晶片上系統 (System-on-Chip, SoC) 平台,結合強化的 H.264/H.265 視訊編解碼器單元 (VCU)、可程式化邏輯以及 Arm® 多處理器子系統。Zynq™ UltraScale+™ 多處理器晶片上系統 (Multiprocessor system-on-chip, MPSoC) 提供高達 4K60 4:2:2 10 位元的同時編碼與解碼功能。第 2 代 Versal™ 系列自適應 SoC 提供高達 4K60 4:4:4 12 位元的同步編碼和解碼功能,且某些裝置提供每晶片兩個 VCU。VCU 具備領先業界的低延遲效能,非常適合多種製作與專業串流應用,或是高密度的多通道 OTT 編碼器。VCU 具高可配置性,且能在位元率、品質、延遲與功耗之間做出取捨。

JPEG 2000

榮獲 EMMY® 獎肯定的 JPEG 2000 IP 核心

JPEG 2000 是一種小波型影像編碼系統,擴充性高且隨處可得。內容能以任何品質編碼一次,最高可達無失真,但之後可透過多種其他品質與解析度,或感興趣區域來存取和解碼。它也能提供柔性降級,因此畫面會變得模糊,而不會產生類似 DCT 型編解碼器的塊狀偽影,也能處理多重的數次編碼/解碼。這個標準由 ISO 在 2000 年標準化後持續進化,之後的新版本包含超低延遲 (ultra-low latency, ULL) 及高輸送量 (high-throughput, HT) 模式。JPEG 2000 是數位電影的強制壓縮格式,亦廣泛用於歸檔、創作(使用 ST 2022 AV-over-IP,並由 VSF TR-01 定義),以及 Pro AV IP 網路,可透過 1GE 連結傳送 4K60 內容。在 AMD 平台上實作 JPEG 2000 後,即可在單一裝置上支援 4K 和 8K,這在之前是無法透過標準 ASSP 做到的。使用 AMD 平台並搭配我們合作夥伴獲獎肯定的 IP 核心,您就能以無與倫比的品質、高速與小巧體積,對最高 8K60 4:4:4 10 位元的 JPEG 2000 影像與影片進行編碼或解碼。

JPEG XS

取代未壓縮視訊的新 ISO 編解碼格式

面臨到解析度增加 (4K/8K)、更高的畫面刷新率、360° 擷取,以及更高品質的像素(如 HDR),所有裝置和基礎設備都必須處理日益增加的資料量。無論是 AV-over-IP、虛擬實境、遊戲、即時製作、遠端製作,或是數位電影等工作流程,只要使用未壓縮視訊,都能套用 JPEG XS 夾層編解碼標準。它是一種輕量的影像編碼系統,可提供線性延遲及 2:1 到 12:1(或更高)的壓縮比,同時維持品質不失真。由 AMD 的合作夥伴兼 JPEG XS 先驅 intoPIX 提供,小巧的尺寸代表能以幾乎任何 AMD 平台為目標,並在 JPEG XS 標準的演化過程中不斷調適,確保能與時俱進。

TICO-XS FIP

結合 JPEG XS 與 Flawless Imaging Profile (FIP) 的新編解碼器

合作夥伴 intoPIX 推出 TicoXS FIP 編解碼器,目的是實現最佳的 4K 和 8K AV 傳遞標準與工作流程。它可使用 Cat5e 纜線 (1GbE) 或無線連結(WiFi-6,60Ghz)透過 IP 傳輸 4K 和 8K,在 AMD 平台上提供完美畫質、零延遲和低佔用空間。結合對 JPEG XS 的支援,FIP 編碼設定檔可提供更高的編碼效率。它能為複雜的桌面和自然內容維持不失真的品質,並提供線性延遲、高壓縮比和封包遺失的錯誤隱藏能力。主要應用包括無線 AV 與顯示器、KVM,AV-over-IP(例如 IPMX)與遊戲。在品質、可靠性和使用者體驗方面提供最佳效能,讓使用者現在可以打造更永續的 AV 產品與工作流程。

Blackmagic Design IP10

所有 HD 和 4K 10 位元標準均可於 10 Gb 乙太網路以不超過 30 fps 進行未壓縮傳送,但若以 60 fps 傳送未壓縮 4K 10 位元影片,則會沒有足夠的頻寬。Blackmagic IP10 編解碼器可以解決這個問題!它具有 8 個像素樣本的低延遲,是開放式實作,且無需支付授權費用。此外,它是一款十分小巧的編解碼器,使用非常少的 AMD 現場可程式化閘陣列 (Field Programmable Gate Arrays, FPGA)/SoC 資源,因此可確保 ST 2110 IP 視訊產品經濟實惠。

Apple ProRes

多重串流與即時編輯效能

Apple ProRes™ 是在專業後製領域中最廣泛使用的編解碼器之一。Apple ProRes 編解碼器支援最高 4K 和 5K 的多種 4:2:2 和 4:4:4 格式,可針對離線媒體工作流程的不同使用案例提供各種位元率和畫質。

AMD 合作夥伴 IBEX Technologies 提供多種 Apple ProRes 編碼器與解碼器 IP 核心,並且列於 Apple 授權產品清單上,而可供 FPGA 型實作。

MPEG-5 (EVC, LCEVC) 與 H.266 (VVC)

新一代的 ITU-T/MPEG 編解碼器

MPEG-5 Part 1 EVC(基本視訊編碼)基本設定檔於 2020 年推出,提供內容製作人免授權金的選項,同時在主要設定檔中提供了強化的工具集(需授權金),實現更高的壓縮效能。

而 MPEG-5 Part 2 LCEVC(低複雜度強化視訊編碼)的目的是使用基本位元流和強化位元流,為現有的編解碼器提升壓縮效率。LCEVC 編解碼器的輸出基本上是一種增強層,當結合以獨立編解碼器(AVC、HEVC 等)編碼的視訊時,可產生視訊品質更優異的增強視訊串流。

VVC(多功能影像編碼)是全新的 H.266 編碼標準,其目標是將 HEVC 的壓縮率改善 30%-50%。VVC 的目標是更妥善地串流 4K、8K 甚至 16K 的 UHD 內容,並改善對高動態範圍 (High Dynamic Range, HDR) 和 360° 視訊的支援。

EVC、VVC 與 LCEVC 仍是相當新穎的標準,因此需要時間來建構發展,但 AMD 合作夥伴 V-Nova 在 LCEVC 標準的開發中擔任了重要的角色,而且已經開發出可立即在 AMD Alveo PCIe 加速器卡上評估及部署的容器化應用程式。

音訊編解碼器

以符合成本效益的方式整合業界主要的專業音訊編解碼器

AMD 平台讓工程師能快速將音訊功能整合至產品中,打造差異化、通道密度,同時加快上市時間。在實作系統級晶片設計時,設計師可以充分利用 AMD 平台的 DSP 效能、頻寬與功能,不需要獨立元件就能執行音訊處理工作,進而降低成本,特別是在針對多聲道音訊應用時。AMD 提供符合成本效益且靈活無比的 ASSP 和 DSP 替代方案,以及世界級的合作夥伴生態體系,提供音訊與語音編解碼器、回音消除器與更多功能。聯盟合作夥伴 Ittiam 提供一系列可在 ARM 處理器子系統上執行的音訊編解碼器,從 AAC 和 USAC 到 MP3 與 WMA,因此非常適合用於整合建立在 AMD Zynq 7000 SoC 或 Zynq UltraScale+ MPSoC 上的 AV 設計。