阿裏視頻雲最強轉碼技術揭秘：窄帶高清原理解析+用戶接入指南

有人說2017年是中國網絡視頻發展的黃金時期，根據中國互聯網信息中心發布的《中國互聯網發展狀況統計報告》顯示，截止2017上半年，網絡視頻用戶規模已經達到5.65 億，半年增長3.7%。

隨著社交媒體、網絡直播、VR、AR的興起，用戶對於視頻的多元化、場景化、臨場感、體驗的追求更加極致，視頻網站競爭尤為激烈，各大視頻網站都在努力布局結合雲計算、大數據、視頻服務等能力實現技術創新，提升用戶觀感。

根據網絡調研顯示，視頻中經常出現**轉碼失真、拍攝噪聲、卡頓、低幀率卡頓、低分辨率模煳、鏡頭抖動等現象**，是影響用戶體驗的直接因素。而在視頻服務中，想要保證流暢的觀感，帶寬成本是視頻網站無法跨越的門檻。為了控製高額的帶寬成本，視頻網站還需要通過打擊盜鏈、CDN分發控製、播放策略控製、降碼率等技術手段來進一步實現效果。

為了**提升網絡視頻用戶的體驗**，同時讓視頻網站**在成本和效果上達到平衡**，阿裏雲推出了窄帶高清技術。

窄帶高清代表的是一種成本與體驗最合理配置、最佳性價比的視頻服務理念。在體驗方麵，用戶在觀看視頻時會受到片源清晰度、分辨率、碼率、幀率、編碼算法、播放策略等影響，窄帶高清會從這些角度實時的智能優化視頻碼率，從而達到提高觀眾觀看體驗的目的；在成本方麵，影響成本的因素包括碼率、分發策略和播放策略，窄帶高清即可從碼率這個方麵完成優化，幫助視頻網站節約成本。

下麵我們就來看下阿裏雲是如何通過技術來實現窄帶也能高清的。

編碼前先分析
一個完整的視頻播放流程包括采集、上傳、片源修複、轉碼參數分析、編碼切片、加密、存儲、分發、播放九大步驟。窄帶高清在編碼前，先對內容進行分析，判斷內容的類型，根據用戶對該類型片源的清晰度預期來設置碼率，再根據這個碼率來選擇最佳分辨率。這種根據視頻內容不同而設置不同的分辨率的方式稱之為分場景轉碼，分場景的轉碼方式能夠在一定程度上解決碼率和分辨率匹配的難題。

下圖是常見的分場景轉碼的案例，通常情況下，影視劇和遊戲對碼率要求比較高，在線課堂則相對較低。這種分場景轉碼在一定程度上能夠有效節省用戶帶寬資源，但也帶來了其他問題。

在碼率要求比較低的在線課堂場景之中，如果出現抖動（如PPT中插入視頻），在較低的碼率下容易產生馬賽克；而在對碼率要求較高的遊戲場景中，存在一定的等待畫麵（如加載），碼率就浪費了。
因此，阿裏雲窄帶高清也解決了分場景轉碼帶來的並發問題，根據每個視頻中的場景、動作、內容、紋理等設置相應的分辨率和碼率，確保了優質的觀感和碼率的合理。

那實現窄帶高清的核心原理是什麼。

上圖右側是觀看效果較好的情況下分辨率和碼率對應的模型，兩者關係幾乎呈線性增長。

首先，窄帶高清可以根據清晰度預期來降低碼率。例如在720p的影片中，將目標碼率設置為2Mbps，轉碼會把視頻內容在影片過程中實時進行分析，通過前置窗口中實時探測視頻內容，再設置最合適的碼率，同時確保所設置的碼率不超出最初的預設值。

其次，窄帶做到高清的另一個秘訣是根據預設碼率選擇最佳分辨率，當畫麵內容特別複雜時，在2Mbps的碼率下降低分辨率（720p->480p）；當畫麵內容較為簡單時，可以相應地提高分辨率（720p->1080p）。

總之，窄帶節省不必要的bits，高清是把bits分配到最能產生價值的地方，從而實現，在同樣的帶寬條件下收看更加清晰的畫質。

窄帶高清之阿裏獨家編碼器
阿裏雲獨家編碼器不僅解決了信號壓縮的問題，更要解決人眼主觀感受的問題，它的優勢如下：
1，基於主觀質量優化的碼率控製和自適應量化，保障碼字用在最合適的地方；
2，幀間一致性保障；
3，Coding Artifact抑製；
4，易關注紋理增強。

下麵來看具體的案例

一、幀間一致性

大多數用戶觀看視頻時，肉眼對畫麵清晰度並不是那麼敏感，但是幾乎所有用戶對幀間不穩定都十分敏感。因此，阿裏雲獨家編碼器對視頻幀與幀之間的抖動加以控製，如上圖所示，通過編碼器，在保障分辨率的同時降低了碼率，同時保障了幀間一致性，提升觀看效果。

二、Coding Artifact抑製
多年來，編碼器是從信號處理的角度進行發展演進的，而非按照人類觀看體驗進行編碼，因此Artifact不可避免的出現。上圖左側是碼率較低的視頻，可以看到毛發斷裂、每個點都有噪聲顆粒的情況；右側是窄帶高清編碼器進行Coding Artifact抑製之後的效果，兩者對比明顯。