有人說2017年是中國(guó)網(wǎng)絡(luò)視頻發(fā)展的黃金時(shí)期，根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息中心發(fā)布的《中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》顯示，截止2017上半年，網(wǎng)絡(luò)視頻用戶規(guī)模已經(jīng)達(dá)到5.65 億，半年增長(zhǎng)3.7%。
隨著社交媒體、網(wǎng)絡(luò)直播、VR、AR的興起，用戶對(duì)于視頻的多元化、場(chǎng)景化、臨場(chǎng)感、體驗(yàn)的追求更加極致，視頻網(wǎng)站競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈，各大視頻網(wǎng)站都在努力布局結(jié)合云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、視頻服務(wù)等能力實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，提升用戶觀感。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)調(diào)研顯示，視頻中經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)碼失真、拍攝噪聲、卡頓、低幀率卡頓、低分辨率模糊、鏡頭抖動(dòng)等現(xiàn)象，是影響用戶體驗(yàn)的直接因素。而在視頻服務(wù)中，想要保證流暢的觀感，帶寬成本是視頻網(wǎng)站無法跨越的門檻。為了控制高額的帶寬成本，視頻網(wǎng)站還需要通過打擊盜鏈、CDN分發(fā)控制、播放策略控制、降碼率等技術(shù)手段來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)效果。
為了提升網(wǎng)絡(luò)視頻用戶的體驗(yàn)，同時(shí)讓視頻網(wǎng)站在成本和效果上達(dá)到平衡，阿里云推出了窄帶高清技術(shù)。
窄帶高清代表的是一種成本與體驗(yàn)最合理配置、最佳性價(jià)比的視頻服務(wù)理念。在體驗(yàn)方面，用戶在觀看視頻時(shí)會(huì)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(huì)從這些角度實(shí)時(shí)的智能優(yōu)化視頻碼率，從而達(dá)到提高觀眾觀看體驗(yàn)的目的；在成本方面，影響成本的因素包括碼率、分發(fā)策略和播放策略，窄帶高清即可從碼率這個(gè)方面完成優(yōu)化，幫助視頻網(wǎng)站節(jié)約成本。
下面我們就來看下阿里云是如何通過技術(shù)來實(shí)現(xiàn)窄帶也能高清的。
編碼前先分析
一個(gè)完整的視頻播放流程包括采集、上傳、片源修復(fù)、轉(zhuǎn)碼參數(shù)分析、編碼切片、加密、存儲(chǔ)、分發(fā)、播放九大步驟。窄帶高清在編碼前，先對(duì)內(nèi)容進(jìn)行分析，判斷內(nèi)容的類型，根據(jù)用戶對(duì)該類型片源的清晰度預(yù)期來設(shè)置碼率，再根據(jù)這個(gè)碼率來選擇最佳分辨率。這種根據(jù)視頻內(nèi)容不同而設(shè)置不同的分辨率的方式稱之為分場(chǎng)景轉(zhuǎn)碼，分場(chǎng)景的轉(zhuǎn)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(chǎng)景轉(zhuǎn)碼的案例，通常情況下，影視劇和游戲?qū)Υa率要求比較高，在線課堂則相對(duì)較低。這種分場(chǎng)景轉(zhuǎn)碼在一定程度上能夠有效節(jié)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(chǎng)景之中，如果出現(xiàn)抖動(dòng)（如PPT中插入視頻），在較低的碼率下容易產(chǎn)生馬賽克；而在對(duì)碼率要求較高的游戲場(chǎng)景中，存在一定的等待畫面（如加載），碼率就浪費(fèi)了。
因此，阿里云窄帶高清也解決了分場(chǎng)景轉(zhuǎn)碼帶來的并發(fā)問題，根據(jù)每個(gè)視頻中的場(chǎng)景、動(dòng)作、內(nèi)容、紋理等設(shè)置相應(yīng)的分辨率和碼率，確保了優(yōu)質(zhì)的觀感和碼率的合理。
那實(shí)現(xiàn)窄帶高清的核心原理是什么？
上圖右側(cè)是觀看效果較好的情況下分辨率和碼率對(duì)應(yīng)的模型，兩者關(guān)系幾乎呈線性增長(zhǎng)。
首先，窄帶高清可以根據(jù)清晰度預(yù)期來降低碼率。例如在720p的影片中，將目標(biāo)碼率設(shè)置為2Mbps，轉(zhuǎn)碼會(huì)把視頻內(nèi)容在影片過程中實(shí)時(shí)進(jìn)行分析，通過前置窗口中實(shí)時(shí)探測(cè)視頻內(nèi)容，再設(shè)置最合適的碼率，同時(shí)確保所設(shè)置的碼率不超出最初的預(yù)設(shè)值。
其次，窄帶做到高清的另一個(gè)秘訣是根據(jù)預(yù)設(shè)碼率選擇最佳分辨率，當(dāng)畫面內(nèi)容特別復(fù)雜時(shí)，在2Mbps的碼率下降低分辨率（720p->480p）；當(dāng)畫面內(nèi)容較為簡(jiǎn)單時(shí)，可以相應(yīng)地提高分辨率（720p->1080p）。
總之，窄帶節(jié)省不必要的bits，高清是把bits分配到最能產(chǎn)生價(jià)值的地方，從而實(shí)現(xiàn)，在同樣的帶寬條件下收看更加清晰的畫質(zhì)。
窄帶高清之阿里獨(dú)家編碼器
阿里云獨(dú)家編碼器不僅解決了信號(hào)壓縮的問題，更要解決人眼主觀感受的問題，它的優(yōu)勢(shì)如下：
1， 基于主觀質(zhì)量?jī)?yōu)化的碼率控制和自適應(yīng)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抑制；4，易關(guān)注紋理增強(qiáng)。
下面來看具體的案例
一、幀間一致性
大多數(shù)用戶觀看視頻時(shí)，肉眼對(duì)畫面清晰度并不是那么敏感，但是幾乎所有用戶對(duì)幀間不穩(wěn)定都十分敏感。因此，阿里云獨(dú)家編碼器對(duì)視頻幀與幀之間的抖動(dòng)加以控制，如上圖所示，通過編碼器，在保障分辨率的同時(shí)降低了碼率，同時(shí)保障了幀間一致性，提升觀看效果。
二、Coding Artifact抑制
多年來，編碼器是從信號(hào)處理的角度進(jìn)行發(fā)展演進(jìn)的，而非按照人類觀看體驗(yàn)進(jìn)行編碼，因此Artifact不可避免的出現(xiàn)。上圖左側(cè)是碼率較低的視頻，可以看到毛發(fā)斷裂、每個(gè)點(diǎn)都有噪聲顆粒的情況；右側(cè)是窄帶高清編碼器進(jìn)行Coding Artifact抑制之后的效果，兩者對(duì)比明顯。
三、易關(guān)注紋理增強(qiáng)
實(shí)際上，很多編碼器和播放器都會(huì)做前/后處理，將圖片進(jìn)行銳化或者是對(duì)比度/顏色的增強(qiáng)，但并非所有的視頻適合進(jìn)行銳化、對(duì)比度增強(qiáng)等操作。易關(guān)注紋理增強(qiáng)是指增強(qiáng)人對(duì)圖片上敏感、喜愛的元素。如上圖所示，左側(cè)圖片相對(duì)于右側(cè)在時(shí)間、Logo、文字、長(zhǎng)線條都進(jìn)行了增強(qiáng)，用戶觀看效果也更好。
那用戶該如何接入窄帶高清呢？下面就是用戶接入指南。
1.????在阿里云官網(wǎng)開通媒體轉(zhuǎn)碼服務(wù)
1）????在媒體轉(zhuǎn)碼頁(yè)面，單擊立即開通，進(jìn)入開通頁(yè)面
2）????如果未實(shí)名認(rèn)證，需單擊【立即認(rèn)證】進(jìn)行實(shí)名認(rèn)證，完成認(rèn)證后返回開通頁(yè)面并刷新；如果已經(jīng)實(shí)名認(rèn)證，請(qǐng)仔細(xì)閱讀【媒轉(zhuǎn)碼開通協(xié)議】，然后單擊【立即開通】開通媒體轉(zhuǎn)碼服務(wù)；
2.????設(shè)置輸入/輸出媒體Bucket
3.配置媒體工作流，并在轉(zhuǎn)碼節(jié)點(diǎn)選擇窄帶高清轉(zhuǎn)碼模板
4.上傳視頻文件
以上就是窄帶高清的技術(shù)原理和用戶接入指南，阿里視頻云一直致力于幫助視頻客戶提高觀看體驗(yàn)，同時(shí)控制成本。目前，窄帶高清已經(jīng)在天貓、支付寶、優(yōu)酷、天貓魔盒、熊貓TV等企業(yè)的視頻直播、點(diǎn)播場(chǎng)景中實(shí)踐應(yīng)用，同時(shí)，官網(wǎng)申請(qǐng)入口也已向全部用戶開放，歡迎有需求的用戶開通使用。
