拥抱变化之FFmpeg 7.0与VVC

Introduction to FFmpeg

FFmpeg is a solution to record, convert and stream audio and video. It is a very fast video and audio converter and it can also acquire from a live audio/video source. Designed to be intuitive, the command-line interface (ffmpeg) tries to figure out all the parameters, when possible. FFmpeg can also convert from any sample rate to any other, and resize video on the fly with a high quality polyphase filter. FFmpeg can use a Video4Linux compatible video source and any Open Sound System audio source.

FFmpeg是一款功能强大的开源多媒体处理框架，它支持几乎所有类型的音频和视频格式转换、录制、流化、转码以及播放。

FFmpeg 7.0版本的发布标志着FFmpeg在多媒体处理领域又迈出了重要的一步。它不仅带来了原生VVC解码器等新功能，还优化了代码结构、提升了稳定性和可靠性。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，我们有理由相信FFmpeg将继续引领多媒体处理领域的发展潮流。FFmpeg最新版本（以发布时间最近的FFmpeg 7.0为例）的功能介绍，主要包括以下几个方面：

1. 原生VVC解码器

• 功能概述：FFmpeg 7.0版本新增了原生VVC（Versatile Video Coding）解码器。VVC是一种先进的视频编码标准，旨在提供更高质量的视频压缩效果。相比于之前的编码标准，VVC在相同视频质量下能够显著减少数据传输和存储的带宽需求，为高清、超高清甚至8K视频内容的传输和播放提供了强有力的支持。
• 意义：原生支持VVC解码器意味着用户可以直接使用FFmpeg进行VVC视频的解码和播放，无需额外的转码或插件，大大提升了用户体验和便利性。

2. 多线程FFmpeg CLI工具

• 功能概述：FFmpeg 7.0引入了多线程FFmpeg命令行工具，经过多年的重构工作，实现了命令行工具的并行处理能力。这一改进使得FFmpeg能够充分利用现代多核CPU的计算力，提升处理速度和效率。
• 意义：多线程技术的引入，使得FFmpeg在处理复杂的多媒体任务时能够更快地完成，如视频转码、滤镜处理或音频提取等操作，用户能够享受到更快的处理速度和更流畅的操作体验。

3. 新增功能和改进

• DVD视频解复用器：FFmpeg 7.0添加了DVD视频解复用器，支持对DVD视频流的解析和处理。
• IAMF支持：初步支持AOMedia IAMF（Intel Accelerated Media Framework）沉浸式音频模型和格式，通过IAMF支持，FFmpeg能够利用Intel处理器的硬件加速功能，提升音频和视频处理的速度和效率。
• Vulkan渲染器：引入了Vulkan渲染器，为图形渲染提供了更高效的解决方案。
• 代码优化：新版本移除了之前已弃用的API，实现了向下不兼容的升级，使代码更加简洁和高效。
• Bug修复：修复了大量已知的Bug，提升了稳定性和可靠性。

4. 广泛的应用场景

FFmpeg不仅限于视频格式转换，还广泛应用于视频采集、播放、直播、流媒体处理等多个领域。例如，它可以轻松实现多种视频格式之间的相互转换，支持视频采集卡或USB摄像头的图像采集，以及屏幕录制等功能。同时，FFmpeg还支持将视频流传送给支持RTSP的流媒体服务器，为直播应用提供技术支持。

5. 开发者与用户的受益

• 开发者：FFmpeg 7.0的发布为开发者提供了更广阔的创新空间和更大的技术挑战。通过学习和使用FFmpeg 7.0的新功能，开发者可以不断提升自己的技术水平，开发出更加高效、稳定和创新的多媒体应用。
• 用户：无论是普通用户还是专业用户，都可以从FFmpeg 7.0的更新中受益。用户可以利用FFmpeg的强大功能轻松实现视频格式转换、视频编辑、音频处理等多种操作，享受更加便捷和高效的多媒体处理体验。

VVC编码

FFmpeg 7.0版本新增了原生VVC（Versatile Video Coding）解码器。这里就VVC编码，做个技术扫盲。VVC编码标准，全称Versatile Video Coding（多功能视频编码），也被称为H.266，是由国际电信联盟（ITU）和国际标准化组织（ISO/IEC）共同制定的新一代视频编码标准。这一标准旨在提供更高的压缩性能和更好的视频质量，以满足日益增长的高清、超高清视频应用需求。

一、VVC编码标准的特点

1. 高压缩性能：VVC在相同感知质量下，相比之前的HEVC（H.265）标准，能够提供30%到50%的比特率降低。这意味着在相同的带宽下，VVC可以传输更高质量的视频内容，或者在保证视频质量的同时减少带宽消耗。
2. 广泛的支持：VVC设计得非常通用，可以支持从低分辨率和低比特率到高分辨率和高比特率、HDR（高动态范围）、360度全景视频等所有视频需求。这使得VVC在多种应用场景下都能发挥出色的性能。
3. 技术先进性：VVC采用了一系列新的编码技术和工具，如更灵活的块划分方法（如Multiple-Type Tree，MTT）、更多的帧内预测模式、增强的帧间预测技术等，这些技术共同提升了VVC的编码效率和视频质量。

二、VVC编码标准的应用场景

1. 超高清视频传输：随着4K、8K等超高清视频的兴起，对视频压缩技术的需求也越来越高。VVC的高压缩性能使得它在超高清视频传输领域具有广泛的应用前景。
2. 流媒体服务：在流媒体服务中，VVC可以提供更高质量的视频内容，同时减少带宽消耗和传输延迟，提升用户体验。
3. 移动通信：在移动通信领域，视频应用的需求不断增加。VVC可以在有限的带宽和资源下提供更好的视频质量和用户体验，满足移动用户的需求。

三、VVC编码标准的挑战与前景

尽管VVC在视频压缩方面取得了显著进展，但仍面临一些挑战。例如，VVC编码需要更多的计算资源，这对于低功耗设备和移动终端可能带来一定的挑战。此外，VVC标准的应用还需要考虑视频内容的版权保护等问题。

然而，随着技术的不断进步和VVC标准的不断演进，我们可以期待更高的压缩性能、更好的视频质量和更广泛的应用。未来，VVC标准的研究和发展将对视频通信和应用领域的发展产生积极的推动和促进作用。

VVC编码标准作为新一代视频编码标准，具有高性能、广泛支持和先进技术等优势，将在超高清视频传输、流媒体服务和移动通信等多个领域发挥重要作用。