4K视频为何越来越糊？SGMII与HEVC如何重拾高码流体验
2024-10-31
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来源：米尔电子
1. 引言
随着网络视频平台的发展，用户对于4K高清画质的需求日益增长。然而，许多用户发现，即使购买了视频平台的会员，观看4K内容时画质却不如预期，有时甚至还会出现模糊、卡顿的情况。这种现象背后涉及到视频编码、网络带宽、和视频传输的诸多因素。
近期“影视飓风”发布的视频《清晰度不如4年前！视频变糊是你的错觉吗？》因讨论视频平台降低码率和改变编码格式以压缩视频画质，影响了内容表达。
4K视频清晰度下降的一个主要原因是平台为了节省带宽而压缩视频流，有时导致比特率降低，无法发挥4K分辨率的全部潜力。
在这种背景下，如何高效地压缩和传输4K视频成为了一个关键技术难题。本文将探讨如何通过米尔电子的ZU4EV MPSoC平台，接入真4k 60UHD-SDI视频源后，使用VCU进行高效H.265编解码，再通过SGMII万兆以太网实现网络推流，以确保高质量4K视频的流畅传输。
2. 视频质量下降的原因与优化方法
1）带宽瓶颈：在用户数量增加的情况下，服务器和网络的带宽常常无法满足4K视频流的需求。
2）压缩算法不足：传统的视频压缩技术在高分辨率内容上表现不佳，容易导致画面模糊。
合理的码率控制：在保证视频清晰度的前提下，调整H.265编码的目标码率，避免过低的码率影响视频质量或过高的码率导致带宽浪费或。通过CBR或VBR模式可以根据网络情况动态调整码率。 低延时模式：VCU支持低延时编码模式，确保视频在压缩和传输过程中保持尽可能低的延迟，提升用户的观看体验。 网络传输协议选择：根据应用场景选择合适的传输协议。对于实时性要求较高的场景，可选择UDP传输，而对于数据可靠性要求较高的场景，则推荐使用TCP协议。
3. MPSoC与VCU架构在4K UHD音视频广播领域的优势
4. 系统架构概述
在本设计中，我们使用Zynq UltraScale+ MPSoC平台（具体型号为MYIR XCZU4EV），通过FPGA实现对SDI视频的H265压缩，并通过SGMII接口推送到万兆以太网上。系统架构主要包括以下几个部分：
5. 工程设计主要流程
6. 结论
在视频内容不断向4K发展的大背景下， 通过Zynq UltraScale+ MPSoC平台，基于VCU实现的SGMII万兆以太网视频压缩推流方案，不仅能够高效地压缩和传输4K视频，还可以确保较低的延迟和高质量的图像输出。该方案适用于视频监控、医疗影像、工业自动化等对高分辨率视频有需求的应用场景。
对于希望在网络视频平台上获得更好观看体验的用户来说，视频平台和服务提供商则需要在视频编码、网络传输等方面进行优化，以满足用户对于4K视频的画质需求。
7. 互动环节
在SGMII网兆以太网推流到PC端，因为是万兆网，CPU无法负担这里的高速吞吐率，这里我们需要用到网络卸载，米尔电子的MYC-J7A100T双芯设计核心板可通过SFP采集SGMII万兆以太网数据后，PC通过PCIE读取视频源，实现万兆网口数据包卸载，我们会在后续系列文章中做出分享基于米尔MYC-J7A100T SFP采集后PCIE XDMA中断读取。
图：MYD-J7A100T开发板
如需进一步获取开发硬件和技术支持，请联系米尔电子。
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