视频编码器简介：您需要知道的一切

视频编码器是流媒体行业的幕后主力。 他们采用各种格式的原始视频和音频源并对其进行压缩，以便在多个平台和设备上分发和播放。 将视频编码为压缩数字格式使其能够通过有限的互联网带宽传输并在具有不同性能和显示功能的设备上播放。

如果没有视频编码器，Netflix、YouTube、Facebook Live 等平台以及全球数以千计的广播业务将不复存在。 编码器负责将来自摄像头的高带宽信号转换为压缩流和文件，这些流和文件可以通过 CDN 分发并最终在智能手机、平板电脑、流媒体设备等设备上播放。

对于任何流媒体视频专业人士或在线分发内容的人来说，对编码格式、方法和设备选项有基本的了解是必不可少的。 本指南将概述视频编码解决方案的各个组成部分，以便您可以根据流媒体或制作需求做出明智的决定。

视频编码器的类型：软件、硬件、云和 IP

任何编码器的基本功能都是将原始视频压缩和转换为适合分发和播放的格式。 但是，针对各种用例，编码器具有不同的外形尺寸：

1. 软件编码器： 在使用 CPU 进行压缩的标准计算机硬件上运行的编码器程序。 个人用于基本流媒体，但缺乏硬件编码器的性能和功能。
2. 硬件编码器： 具有专用压缩芯片的独立编码器设备，可处理大容量流媒体和广播应用。 作为用于安装的机架式编码器或用于现场使用的便携式编码器。 
3. 云编码器： 在云端提供多通道硬件编码的商业编码服务。 您将原始视频和元数据上传到该服务，他们通过其全球网络处理压缩和分发。 比现场硬件更具可扩展性，但可定制性较差。
4. IP编码器： 专为处理 IP 摄像机视频流的压缩和管理而构建的硬件编码器。 作为独立编码器或大型 IPTV 头端和 NVR 的一部分。

对于专业流媒体和广播应用，通常使用硬件编码器，因为它们提供商业运营所需的性能、可靠性和功能。 本指南的其余部分将主要关注硬件视频编码器和可供购买的选项或作为交钥匙流媒体解决方案的一部分。

什么是视频编码器？ 

视频编码器是一种将视听信号压缩并转换为数字格式以用于流式传输、分发或录制视频的设备。 视频编码器采用 HDMI、SDI、IP 视频或其他格式等输入信号，并将其编码为压缩数字格式，例如 H.264 或 H.265，这需要较少的带宽来传输和存储。

视频编码器提供了一种通过 IP 网络和互联网共享高清视频内容的简单且经济高效的方式。 它们用于广播、现场制作、教育、电子竞技、礼拜堂、企业传播等市场。 

• 直播： 视频编码器最常见和最关键的应用之一是将视频直播到在线平台或组织自己的流媒体服务器。 通过将视频源编码为互联网友好格式，可以与观众实时共享。    
• 广播： 对于广播应用，视频编码器用于对视频和音频源进行编码，以传送到电视发射机、有线电视头端、卫星上行链路和其他分发端点。 编码器支持符合 DVB-T/T2、DVB-C、DVB-S/S2 和 ATSC 等标准的流。 
• 录音与制作： 视频编码器将输入信号编码为 H.264 等格式，非常适合录制、编辑和后期制作。 压缩视频文件质量高，但文件大小小，简化了存储和操作。  
• 视频分发： 编码的视频流也可以通过 IP 基础设施分发到远程显示器和屏幕。 编码器有助于数字标牌、视频墙和其他需要通过网络在多个位置同时共享高分辨率视频的 AV 设置。 
• 连接模拟和数字系统： 编码器还可以充当旧式模拟视频设备与现代基于 IP 的数字网络和设备之间的桥梁。 编码器将模拟或 HDMI 信号转换为与最新的 AV over IP 技术兼容的压缩流。

视频编码器提供用于捕获和压缩视频的所有核心功能以及额外的企业级功能，以适应更复杂的流媒体、制作或分发工作流程。

HDMI 编码器 - 捕获和编码 HDMI 视频信号

HDMI 编码器从相机、游戏系统、蓝光播放器和其他 AV 设备等 HDMI 源捕获和编码视频信号。 他们将原始 HDMI 信号转换为可通过 IP 网络和互联网传输的压缩视频流。

HDMI 编码器通过 HDMI 电缆连接从源设备接收输入信号。 然后，他们将视频编码为 H.264 和 H.265 等格式，这些格式利用高效的压缩算法来减少流的带宽和文件大小。 然后可以通过网络将压缩流发送到流媒体服务器、解码器、监视器等。

• H.264 和 H.265 编码： 大多数 HDMI 编码器支持流行的 H.264 编解码器，许多最新型号还提供 H.265/HEVC 编码。 H.264 提供对全高清流的支持，同时与播放器和屏幕高度兼容。 对于 265K 流，H.264 的压缩率大约是 H.4 的两倍。 HDMI 编码器可能支持每个编解码器的多个配置文件，以优化质量与带宽。
• 4K 和超高清支持： 为了共享超高清 4K 视频，专用 4K HDMI 编码器利用 H.265 编码和 HDMI 2.0 输入/输出，为 60Hz 4K 和 HDR 内容提供带宽。 4K 编码器需要更先进的冷却和处理组件来处理未压缩 4K 信号的高数据速率。
• 帧率支持： HDMI 编码器将指定它们可以从 60fps、30fps 和 24fps 等输入源捕获和编码的帧速率。 较高的帧速率有利于快速动作的实时流和录制，而较低的帧速率可能足以满足某些分发需求。 支持多帧率的编码器提供了更大的灵活性。 
• 比特率和连接性： HDMI 编码器将列出它们可以产生的流媒体比特率和分辨率/帧率组合的范围。 具有更高最大比特率和 4K 流媒体支持的编码器可以处理要求更高的工作流程，但通常成本更高。 连接选项包括以太网、Wi-Fi、USB、Thunderbolt 和 SDI，具体取决于编码器。

HDMI 编码器在 HDMI 源和 IP 网络之间提供了一个简单且经济高效的桥梁。 凭借一组合适的特性和流媒体功能，HDMI 编码器可作为将高清内容带到支持互联网的屏幕和播放设备的宝贵工具。

另见： HDMI 编码器终极指南

SDI 编码器 - 对广播质量的 SDI 信号进行编码

SDI 编码器从 SDI 源（如专业摄像机、切换器和其他广播设备）捕获和编码视频信号。 它们将 SDI 信号压缩成基于 IP 的流，用于分发、流媒体和制作应用。 SDI 或串行数字接口是一种未压缩的数字视频标准，主要用于广播和专业 AV 工作流程。 

• 3G、高清和标清-SDI： SDI 编码器支持较新的 3 Gigabit、3G-SDI 以及高清 HD-SDI 和标清 SD-SDI 信号。 3G-SDI可以处理1080p/60视频，HD-SDI可以承载1080i/p视频，SD-SDI支持标准分辨率。 可以对所有三种格式进行编码的 SDI 编码器提供了灵活性，无论输入源如何。 
• 低延迟： 由于 SDI 视频未压缩且没有可察觉的延迟，因此 SDI 编码器通常提供非常低的延迟编码和流，通常低于 120 毫秒。 这种最小延迟对于直播、IMAG 投影和远程监控非常重要。 SDI 编码器可以使用 GPU 和硬件加速来实现最快的处理速度。
• 广播编解码器： SDI 编码器通常使用特定于广播的编解码器和压缩标准。 其中包括用于 DVD 和卫星电视的 MPEG-2、有助于向广播设备传输的 DVB-ASI 和 DVB-IP，以及为 IP 分发提供 FEC 的 SMPTE 2022。 对这些高度专业化的编解码器和协议的支持使 SDI 编码器与众不同。 
• 冗余和控制： 为关键广播应用制造的 SDI 编码器可提供双电源、用于冗余的网络端口绑定以及用于系统控制的串行端口接口等功能。 热插拔组件和旁路继电器也很常见。 这些功能确保了广播信号的最大正常运行时间和可靠性。 
• 音频支持： SDI 编码器处理 SDI 信号中的任何嵌入音频，包括 SMPTE 272M 等格式。 它们可以解嵌并通过多达 16 个音频通道进行编码和流式传输或提取和单独处理。 音频偏移控制使工程师能够补偿视频和音频流之间的任何延迟。  

对于广播、现场制作和实时监控应用来说，极低的延迟和强大、可靠的功能集是必不可少的，SDI 编码器是将 SDI 信号引入 IP 网络和流媒体平台的理想编码解决方案。 SDI 编码器与 SDI 摄像机、切换器和基础设施配合使用，可提供端到端的未压缩工作流程。

另见： SDI 编码器终极指南

IP 编码器 - 直接从 IP 摄像机和视频源流式传输 

IP 编码器捕获、编码和管理来自 IP 摄像机和其他 IP 视频源的视频流。 它们专为使用 RTSP、RTMP、HLS 和 SRT 等格式摄取基于网络的视频而设计。 IP 编码器可以同时从多个摄像头和编码器设备中提取流，用于流式传输、录制和视频分发。

• 网络摄像机支持： IP 编码器使用常见的流媒体协议（如 RTSP、RTMP、RTP 和 SRTP）直接与基于标准的 IP 摄像机和视频编码器连接。 他们可以通过网络控制 PTZ IP 摄像机、管理预设并从支持的摄像机收集分析等元数据。 IP 编码器可用作整个摄像机网络的中央录像机、监控客户端和流媒体网关。 
• ONVIF 合规性： 许多 IP 编码器都支持 ONVIF 协议集，用于连接基于 IP 的产品，无论制造商如何。 ONVIF Profile S 确保 IP 摄像机、录像机、编码器、视频管理系统和其他安全组件之间的互操作性。 ONVIF 合规性提供了一种从合规设备监视、控制、流式传输和记录的标准化方法。    
• 记录和存储： IP 编码器通常提供录制功能以从 IP 源捕获流以进行存储和存档。 他们可能有用于短期记录的板载存储，较长的记录保存到网络共享驱动器。 记录选项通常包括连续的、基于运动的、预定的和由分析事件触发的警报记录。 保存的文件可以导出为 MP4 等格式进行播放。
• 转换： IP 编码器可以将一种格式或编解码器的传入流传输或转换为其他流格式和协议。 例如，在 RTSP 到 RTMP、RTMPS 到 HLS 之间或在 H.264 和 H.265 等编解码器之间转换。 Transmuxing 允许单个编码器将流提供给具有不同技术要求的播放器、CDN 和平台。 
• 流： IP 编码器的主要功能包括摄取多个 IP 源流并对它们进行编码以进行直播、分发和监控。 编码器可以直接流式传输到 CDN、媒体服务器和平台。 它们还提供用于在监控软件、控制室屏幕、视频墙和标牌上解码和显示的流。  

对于大规模 IP 视频监控、监控和流媒体应用，IP 编码器提供了一个集中点，用于连接、管理、捕获、分发和共享来自整个 IP 摄像机和视频源网络的视频。 它们充当连接所有 IP 视频设备与流媒体平台、监控客户端、存储系统等的枢纽。

4K/UHD 编码器 - 编码和共享超高清视频     

4K 超高清视频以超过 8 万像素的惊人分辨率提供前所未有的观看体验。 4K 编码器专为通过网络和连接的设备压缩和流式传输这种高带宽格式而设计。 

与普通高清视频不同，4K 需要大量数据来存储和分发未压缩的素材。 4K 编码器利用 H.265 (HEVC) 和 VP9 等较新的压缩标准，将 4K 视频压缩成适合在有限带宽网络上流式传输的格式。 H.264 只能以较低的帧速率实现 4K，而 HEVC 可以编码高质量的完整 4K 60fps 视频。  

处理能力也是 4K 编码的要求，因为复杂的压缩算法需要大量计算资源才能实现及时压缩和流式传输。 4K 编码器通常配备专用硬件编码芯片来处理这种工作负载并支持直播 4K 内容而不会丢帧。

对于 4K 流媒体，还需要更高带宽的网络连接。 4K 编码器提供 10GbE、USB 3.0 或 Thunderbolt 网络选项，以传输 4K 流媒体所需的巨大数据速率。 它们通常还包括 Wi-Fi 和 4G LTE 蜂窝连接，以提供更大的灵活性。  

原生支持 DASH、HLS 和 RTSP 等 4K 流媒体协议，以确保跨 4K 流媒体平台、电视、投影仪和移动设备的最大兼容性。

对 4K 内容和流媒体解决方案的需求继续呈指数级增长。 凭借性能、可扩展性和全天候可靠性，4K 编码器可以为世界各地的观众提供完美的 4K 流媒体体验。 完整的端到端 4K 流媒体平台可以根据特定需求进行定制。

4K 超高清视频是内容体验的未来。 4K 编码器通过先进的压缩技术、高带宽连接以及与最新编码和流媒体标准的兼容性使这一未来成为可能。 了解 4K 流媒体如何以前所未有的方式影响和吸引您的观众。

H.264 和 HEVC 编码器 - 利用最流行的视频编解码器

H.264 和 HEVC 是视频编码和解码中使用的两种最流行的编解码器。 专门使用 H.264、HEVC 或与这两种格式兼容的编码器为流媒体、制作和分发提供优化的压缩。

• H.264 或 AVC（高级视频编码）： H.2003 于 264 年发布，已成为在线压缩和共享视频的无处不在的编解码器。 它以相对较低的比特率提供高质量的高清和全高清编码。 H.264 适用于互联网流媒体、网络会议和移动视频。 它与几乎所有媒体播放器、流媒体平台和解码设备兼容。 H.264 编码器将视频压缩到 .mp4 或 .flv 容器中，并针对 Web 传输和播放进行了优化。
• HEVC 或 H.265： HEVC 于 2013 年发布，提供比 H.264 显着改进的压缩，文件大小最多减少 50%。 它支持以合理的比特率对 4K 和超高清内容进行编码，以便共享和流式传输。 HEVC 是最新、最高效的编解码器，但需要更先进的硬件来进行实时编码和播放。 HEVC 编码器以 .mp4、.ts 或其他容器生成视频。 HEVC 非常适合 4K 流媒体、4KTV 广播和高质量网络内容。 
• 4K和高清编码： H.264 编码器通常最多只能处理 1080p HD，而 HEVC 编码器支持以 4p 分辨率和更高帧速率压缩和流式传输 2160K/UHD 内容。 对于高分辨率编码需求，HEVC 是最合适的选择。 对于大多数标准清晰度和高清流媒体，H.264 编码仍然非常强大。 
• 个人资料和级别： 在 H.264 和 HEVC 编解码器中，有针对不同用例的配置文件和级别，例如低复杂度通信、标准广播或高质量电影编码。 编码器将根据功能指定它们符合的配置文件，如基线、主要、高或从 1 到 5 的级别。 更高的配置文件和级别通常意味着更高的编码质量，但也意味着更大的处理需求。  
• 硬件或软件编码： H.264 和 HEVC 编码器利用专用编码芯片和硬件进行实时、低延迟编码和流式传输。 一些编码器是基于软件的，可以提供更大的灵活性，但可能是 CPU 密集型的，延迟更高。 对于现场制作或流媒体，通常需要硬件加速编码器。 

H.264 和 HEVC 编码器为通过网络和互联网压缩和共享高清和 4K 内容提供了优化的解决方案。 这些编码器支持最广泛使用的编解码器，可满足流媒体、录制、网络视频和媒体制作的需求。 在 H.264、HEVC 或双格式编码之间进行选择取决于项目分辨率、播放要求和可用带宽。

编码器选择技巧 - 为您的应用选择合适的编码器 

有这么多可用选项，为您的应用选择合适的视频编码器可能具有挑战性。 以下是根据您的特定流媒体、制作或分发需求选择编码器的一些提示：

1. HDMI 与 SDI 与 IP： 根据您需要捕获和编码的视频源，在 HDMI、SDI 或基于 IP 的编码器之间进行选择。 用于消费类设备的 HDMI、用于广播设备的 SDI 或用于网络摄像机的 IP。 一些编码器可能支持多种输入类型以获得灵活性。 
2. 分辨率和帧率： 定义您需要编码和共享的视频分辨率、帧速率和扫描类型（逐行扫描与隔行扫描）。 这会影响所需的编码器功能和成本。 选项范围从基本 SD 到 4K 60p 及更高。 
3. 编解码器和格式： 选择提供您需要的编解码器和容器的编码器，如 H.264、HEVC、RTMP、HLS 等。编码器可能支持多个选项或单个优化的编解码器。 考虑播放设备兼容性和网络要求。 
4. 可移植性： 在用于现场流媒体/监控的便携式编码器或用于永久安装的固定机架式编码器之间进行选择。 便携式编码器通常具有较少的 I/O，但可以在不同位置之间移动。 固定编码器为高要求工作流程提供更多可扩展性和冗余。 
5. 单通道与多通道： 对于一个源的简单流式传输，单通道编码器就足够了。 要同时捕获和分配多个视频信号，请选择能够处理所需输入数量的多通道编码器。 多通道编码器成本更高，但无需多个设备。  
6. 公共流媒体与私人流媒体： 一些编码器专为公共互联网流式传输到 YouTube、Twitch 和 Facebook 等平台而设计。 其他人专注于使用 RTSP、SRT 和 Zixi 等协议的组织或网络内的私人流媒体。 根据您的预期流式传输用途和安全要求进行选择。 
7. 云与硬件： 云编码器为视频处理提供了一种无障碍的软件即服务模型。 硬件编码器利用专用组件来最大化性能。 当需要高质量、低延迟的编码时，为了方便选择云或硬件。 一些提供商提供混合云和本地编码器。 

通过确定流媒体、制作或分发应用程序的详细信息，您可以缩小视频编码器选项的范围，以找到适合您需求的解决方案。 在选择单通道或多通道编码器、编解码器、分辨率、云与硬件等时，请考虑功能、能力、成本和便利性。 考虑到一组清晰的视频处理要求，您可以为任何工作流程寻找编码器。 

FMUSER：满足您所有 A/V 流媒体需求的一站式服务

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15 年来，FMUSER 为全球的企业、教育、政府、媒体和娱乐公司提供了高性能、广播质量的编码系统。 我们与客户合作，根据他们的独特需求、预算和用例设计端到端的流媒体解决方案。 这包括：

• 用于直播活动流媒体的多通道 4K H.265 编码器 
• 公共场所的视频墙和数字标牌平台
• 高等教育机构的讲座捕获系统 
• 面向酒店和医疗机构的 IPTV 和实时流媒体解决方案
• 面向广播公司的 24/7 多比特率流媒体平台和 CDN

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视频编码器的常见问题和解决方案

虽然视频编码器旨在可靠地压缩和流式传输音频/视频内容，但由于各种原因可能会出现问题。 编码器遇到的一些常见问题及其解决方案是：

丢帧

流式传输期间丢帧意味着您的编码器无法跟上处理需求，并且正在跳帧以赶上进度。 这会给您的观众带来断断续续、不均匀的观看体验。 有一些针对丢帧的潜在修复方法：

• 降低流媒体分辨率或帧率： 减少编码器一次需要压缩的数据量有助于消除丢帧。 
• 关闭其他资源密集型应用程序： 在您的编码器上运行的流媒体软件、网络浏览器和其他程序会消耗处理能力和内存，从而导致丢帧。 流式传输时关闭所有不必要的应用程序。 
• 添加编码器加速器或升级编码器： 如果您在流式传输期间始终看到丢帧，则您的编码器硬件可能不够强大，无法支持您的设置。 考虑购买加速卡或升级到具有更高级处理器规格的编码器。 
• 有线网络选项： 丢帧有时可能是由连接问题引起的，有线网络连接可能提供更大的带宽和可靠性。 如果可能，请通过以太网而不是 Wi-Fi 进行流式传输。

降低流质量

如果您的流质量看起来有块状、模糊或过度像素化，则可能表明： 

• 对于您的分辨率，您的比特率设置得太低： 更高分辨率的视频需要更高的比特率才能获得良好的质量。 仔细检查您的编码器的比特率是否与流的分辨率和帧率的推荐设置相匹配。 
• 您的网络上传速度不够： 上传速度慢意味着您的编码器无法以足够高的比特率发送数据以实现清晰的流式传输。 请联系您的互联网服务提供商以增加上传带宽或使用有线以太网连接。 
• 硬件编码已达到极限： 软件编码器利用您的 CPU 进行压缩，这会导致过载并降低质量。 切换到专用硬件编码器可以卸载此工作负载以获得更好的流质量。 
• 查看器网速太慢： 虽然您可以发送高质量的流媒体，但下载速度有限的观众会遇到缓冲、延迟和质量下降的情况。 提供多个比特率选项，以便观众可以选择他们的连接可以处理的流。  

通过解决丢帧和流媒体质量下降等问题，您可以优化编码设备和设置，为观众提供完美的观看体验。 当您扩展流媒体操作时，需要持续监控和微调您的编码器和连接。 与最新的编码技术保持同步还可以确保可靠、高性能的流媒体播放。 

视频编码器的故障排除和维护技巧

为了让您的视频编码器可靠运行，需要进行持续的故障排除和维护。 优化编码器性能的一些技巧：

检查是否过热

由于压缩和流媒体处理的密集工作负载，视频编码器会产生热量。 如果您的编码器似乎丢帧或表现不稳定，则可能是过热问题。 确保您的编码器位于通风良好的区域，风扇和通风口没有灰尘，并且所有冷却组件都正常运行。 对于机架式编码器，一致的数据中心温度控制和循环非常重要。 

更新固件和软件

编码器制造商定期发布固件和软件更新，以修补安全问题、修复错误、提高稳定性并添加新功能。 让您的编码器保持最新的固件和流媒体软件版本有助于防止潜在问题并确保所有组件兼容。 大多数更新可以通过编码器接口或在技术支持的协助下完成。 

测试和校准

对于任务关键型流媒体事件，提前测试整个编码和交付工作流程是关键。 校准所有输入、输出、分辨率设置、流媒体目的地和故障转移机制，以验证功能并根据需要进行调整。 仔细检查您是否为电源、互联网连接和配电网络等组件设置了冗余。 在主要流式传输之前的几天进行试运行测试可以帮助确保您在直播时一切正常运行。  

监控使用情况和性能

大多数专业编码器都提供使用指标、日志记录和警报来检测性能异常。 定期监控 CPU 使用率、内存消耗、流调用统计信息和磁盘空间等因素，以确保编码器正常运行。 为指示潜在问题的指标设置阈值警报，例如延迟急剧增加、丢帧或大量 502 网关错误。 注意资源和流媒体质量中任何无法解释的峰值或下降。

安排例行维护

对于本地硬件编码器，强烈建议制定定期维护计划。 这包括：

• 吸尘通风口和风扇，以防止灰尘积聚导致过热 
• 检查所有电缆连接是否牢固且完好无损 
• 执行硬件诊断以及早发现潜在的组件问题
• 重新安装模块化组件（如采集卡）以建立安全连接    
• 磁盘碎片整理和删除不必要的缓存文件以优化存储 
• 如果机架安装，检查导轨、托盘和支架是否正确安装 

通过执行例行故障排除程序、主动监控编码器并进行定期维护，可以完全避免许多常见问题。 您的流媒体操作依赖于专业的视频编码器，因此让它们保持最佳工作状态对于成功至关重要。 与技术支持团队密切合作，提前进行测试并及时了解更新，以确保在最重要的时候为您的观众提供流畅的流媒体体验。 

结论

如您所见，视频编码器构成了全球流媒体和视频分发的基础。 他们负责将原始素材转换为适合在互联网和连接设备上播放的数字格式。 对于任何在线直播或点播视频的组织来说，投资专业的编码解决方案是必不可少的。 

FMUSER 为流媒体、广播、IPTV 和 AV over IP 分发提供全系列的硬件视频编码器。 由于支持 H.264、H.265、MPEG-2 和 4K 60fps 直通等格式，FMUSER 编码器被全球主要媒体公司、企业、教育机构和政府使用。

无论您是需要用于直播事件流的便携式编码器、用于广播的多通道机架式编码器，还是用于管理数百个 IP 摄像机的 IPTV 头端，FMUSER 都能提供具有企业级支持和可靠性的创新解决方案。  

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