ملف تعريف مشفر WebCodecs: إتقان تكوين التشفير بالأجهزة

واجهة برمجة تطبيقات WebCodecs هي واجهة قوية تتيح لمطوري الويب الوصول المباشر إلى برامج ترميز الصوت والفيديو ومعالجتها داخل المتصفح. هذا يفتح مستوى جديدًا من التحكم في معالجة الوسائط، مما يمكّن وظائف مثل تحرير الفيديو في الوقت الفعلي، والبث بزمن انتقال منخفض، ومعالجة الوسائط المتقدمة مباشرةً داخل تطبيقات الويب. أحد الجوانب الحاسمة للاستفادة من WebCodecs بشكل فعال هو فهم وتكوين ملفات تعريف المشفر، خاصةً عند استخدام التشفير بالأجهزة.

ما هو التشفير بالأجهزة؟

يقوم التشفير بالأجهزة بتحويل مهمة تشفير الفيديو كثيفة الحساب من وحدة المعالجة المركزية إلى أجهزة مخصصة، وعادةً ما تكون وحدة معالجة الرسومات أو شريحة مشفر فيديو مخصصة. وهذا يوفر العديد من المزايا الهامة:

• تقليل حمل وحدة المعالجة المركزية: يسمح تحرير وحدة المعالجة المركزية للمهام الأخرى بالعمل بسلاسة، مما يحسن الاستجابة الشاملة للتطبيق.
• تحسين الأداء: يتم تحسين مشفرات الأجهزة لمعالجة الفيديو، مما يؤدي إلى سرعات تشفير أسرع.
• تقليل استهلاك الطاقة: في كثير من الحالات، يكون التشفير بالأجهزة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من التشفير البرمجي، وهو أمر بالغ الأهمية للأجهزة التي تعمل بالبطارية.

ومع ذلك، للاستفادة الكاملة من التشفير بالأجهزة، تحتاج إلى تكوين ملف تعريف المشفر بعناية ليناسب احتياجاتك المحددة وإمكانات الأجهزة الأساسية. سيرشدك هذا الدليل خلال الاعتبارات الرئيسية وخيارات التكوين.

فهم ملفات تعريف المشفر

ملف تعريف المشفر هو مجموعة من الإعدادات التي تحدد كيفية تشفير دفق الفيديو. تتضمن هذه الإعدادات ما يلي:

• برنامج الترميز: خوارزمية ضغط الفيديو المستخدمة (مثل H.264 و VP9 و AV1).
• الدقة: عرض وارتفاع إطارات الفيديو.
• معدل الإطارات: عدد الإطارات في الثانية (FPS).
• معدل البت: كمية البيانات المستخدمة لتمثيل كل ثانية من الفيديو (مقاسة بالبتات في الثانية أو كيلو بت في الثانية/ميغا بت في الثانية).
• الملف الشخصي والمستوى: قيود على ميزات برنامج الترميز المستخدمة، مما يؤثر على التوافق والأداء.
• تفضيل تسريع الأجهزة: تلميحات إلى المتصفح حول طريقة التشفير المفضلة.
• وضع الكمون: تكوين لتحسين الدفق لتقليل الكمون للتطبيقات مثل البث المباشر.

عند استخدام WebCodecs، تحدد هذه الإعدادات داخل كائن VideoEncoderConfig، والذي يتم تمريره بعد ذلك إلى طريقة configure() الخاصة بـ VideoEncoder.

خيارات التكوين الرئيسية للتشفير بالأجهزة

يؤثر العديد من خيارات التكوين بشكل مباشر على ما إذا كان يتم استخدام التشفير بالأجهزة ومدى فعاليته.

1. اختيار برنامج الترميز

يعتبر اختيار برنامج الترميز هو أساس ملف تعريف التشفير الخاص بك. بينما يدعم WebCodecs برامج ترميز مختلفة، يعتمد توفر تسريع الأجهزة على برنامج الترميز وإمكانيات الجهاز. تتضمن برامج الترميز المدعومة بشكل شائع مع تسريع الأجهزة ما يلي:

• H.264 (AVC): برنامج الترميز الأكثر دعمًا على نطاق واسع، مع تسريع أجهزة ممتاز على معظم الأجهزة. إنه خيار آمن لتحقيق توافق واسع النطاق.
• VP9: برنامج ترميز مجاني لحقوق الملكية تم تطويره بواسطة Google، مما يوفر كفاءة ضغط أفضل من H.264. يتزايد دعم الأجهزة، خاصةً على الأجهزة الأحدث.
• AV1: برنامج ترميز آخر مجاني لحقوق الملكية، يوفر ضغطًا أفضل من VP9. لا يزال دعم الأجهزة يتطور ولكنه يكتسب زخمًا.
• HEVC (H.265): يُعرف بنسبة الضغط العالية. يعتمد دعم تسريع الأجهزة على الجهاز وغالبًا ما يتطلب ترخيصًا.

مثال (تكوين H.264):

            const config = {
  codec: 'avc1.42E01E', // H.264 Baseline Profile Level 3.0
  width: 1280,
  height: 720,
  framerate: 30,
  bitrate: 2000000, // 2 Mbps
  hardwareAcceleration: 'prefer-hardware',
};

            

              
                Copy
              
            
          

ملاحظة مهمة: لضمان التشفير بالأجهزة، يجب عليك استخدام برنامج ترميز يدعمه الجهاز على وجه التحديد. سيعود المتصفح إلى التشفير البرمجي إذا كان دعم الأجهزة غير متوفر، مما قد يبطل فوائد الأداء. يعد اكتشاف الميزات باستخدام واجهة برمجة تطبيقات navigator.mediaCapabilities لتحديد ما إذا كان برنامج الترميز يتم تسريعه بالأجهزة أمرًا بالغ الأهمية. راجع وثائق المتصفح بخصوص تنسيقات سلسلة برامج الترميز المناسبة.

2. تفضيل تسريع الأجهزة

يتيح لك خيار hardwareAcceleration في VideoEncoderConfig التعبير عن تفضيلاتك لتشفير الأجهزة أو البرامج. القيم المحتملة هي:

• "prefer-hardware": (مستحسن) يخبر هذا المتصفح بإعطاء الأولوية لتشفير الأجهزة إذا كان متاحًا. إذا لم يكن التشفير بالأجهزة مدعومًا لبرنامج الترميز أو التكوين المحدد، فسيعود المتصفح إلى التشفير البرمجي.
• "prefer-software": يخبر هذا المتصفح بإعطاء الأولوية لتشفير البرامج. قد يكون هذا مفيدًا للتصحيح أو عندما تشتبه في وجود مشكلات في التشفير بالأجهزة.
• "no-preference": يقرر المتصفح ما إذا كان سيستخدم تشفير الأجهزة أو البرامج بناءً على منطقه الداخلي الخاص.

يعد استخدام "prefer-hardware" بشكل عام هو أفضل نهج لتحقيق الأداء، ولكن يجب عليك دائمًا الاختبار على مجموعة متنوعة من الأجهزة لضمان التوافق والاستقرار.

3. الملف الشخصي والمستوى

تحدد برامج الترميز مثل H.264 و VP9 ملفات تعريف ومستويات مختلفة، والتي تحدد قيودًا على الميزات المستخدمة والحد الأقصى لمعدل البت والدقة المدعومة. يعد اختيار الملف الشخصي والمستوى المناسبين أمرًا بالغ الأهمية لتوافق الأجهزة.

ملفات تعريف H.264:

• الملف الشخصي الأساسي: أبسط ملف تعريف، مدعوم على نطاق واسع بواسطة مشفرات الأجهزة.
• الملف الشخصي الرئيسي: ملف تعريف أكثر تعقيدًا مع كفاءة ضغط أفضل من الأساسي.
• الملف الشخصي العالي: الملف الشخصي الأكثر تعقيدًا، الذي يوفر أفضل كفاءة ضغط ولكنه يتطلب المزيد من قوة المعالجة.

مستويات H.264:

تحدد المستويات الحد الأقصى لمعدل البت والدقة ومعدل الإطارات المدعوم. تتطلب المستويات الأعلى عمومًا المزيد من قوة المعالجة. تتراوح المستويات من 1 إلى 5.2. بالنسبة للتشفير بالأجهزة، يمكن أن يؤدي اختيار ملف تعريف ومستوى أقل إلى تحسين التوافق والأداء، خاصةً على الأجهزة القديمة. تحقق من إمكانيات الأجهزة لتحديد ما إذا كانت بعض المستويات مدعومة لبرامج الترميز المستهدفة.

مثال (تحديد الملف الشخصي والمستوى لـ H.264):

            const config = {
  codec: 'avc1.42E01E', // H.264 Baseline Profile Level 3.0.  42E0 = Baseline Profile, 1E = Level 3.0.
  width: 1280,
  height: 720,
  framerate: 30,
  bitrate: 2000000,
  hardwareAcceleration: 'prefer-hardware',
};

            

              
                Copy
              
            
          

ملفات تعريف VP9:

يدعم VP9 الملفات الشخصية 0 و 1 و 2 و 3، ولكل منها تعقيد متزايد ودعم معدل البت. الملف الشخصي 0 هو الأكثر استخدامًا في الأجهزة.

4. الدقة ومعدل الإطارات

تتطلب الدقة ومعدلات الإطارات الأعلى المزيد من قوة المعالجة. في حين أن مشفرات الأجهزة يمكنها التعامل مع الفيديو عالي الدقة، فإن تجاوز إمكانات الأجهزة يمكن أن يؤدي إلى تدهور الأداء أو العودة إلى التشفير البرمجي. ضع في اعتبارك إمكانات الجهاز المستهدف عند اختيار الدقة ومعدل الإطارات. تتضمن الدقة الشائعة لفيديو الويب ما يلي:

• 360p (640x360): مناسبة لاتصالات النطاق الترددي المنخفض والشاشات الأصغر حجمًا.
• 480p (854x480): حل وسط جيد بين الجودة والنطاق الترددي.
• 720p (1280x720): فيديو عالي الدقة، مناسب للشاشات الأكبر حجمًا.
• 1080p (1920x1080): فيديو عالي الدقة بالكامل، يتطلب المزيد من النطاق الترددي وقوة المعالجة.
• 4K (3840x2160): فيديو فائق الدقة، يتطلب نطاقًا تردديًا كبيرًا وقوة معالجة.

تشمل معدلات الإطارات الشائعة 24 و 25 و 30 و 60 إطارًا في الثانية. تؤدي معدلات الإطارات الأعلى إلى حركة أكثر سلاسة ولكنها تتطلب أيضًا المزيد من قوة المعالجة. يعد اختيار معدل إطارات مناسب لمحتوى الفيديو أمرًا مهمًا. على سبيل المثال، قد لا يحتاج العرض التقديمي الثابت إلى 60 إطارًا في الثانية.

5. معدل البت

يحدد معدل البت كمية البيانات المستخدمة لتمثيل كل ثانية من الفيديو. يؤدي معدل البت الأعلى إلى جودة فيديو أفضل ولكنه يتطلب أيضًا المزيد من النطاق الترددي. يعد اختيار معدل البت المناسب بمثابة مقايضة بين الجودة واستهلاك النطاق الترددي. يمكنك استخدام معدل البت الثابت (CBR) أو معدل البت المتغير (VBR) للتشفير. يحافظ CBR على معدل بت ثابت طوال الفيديو، بينما يقوم VBR بضبط معدل البت بناءً على مدى تعقيد المشهد. غالبًا ما يمكن لـ VBR تحقيق جودة أفضل بمعدل بت متوسط أقل، ولكنها قد تتطلب المزيد من قوة المعالجة. استخدم التجربة للعثور على معدل البت الأمثل لجودة مستهدفة معينة.

يعتمد معدل البت المثالي على الدقة ومعدل الإطارات وبرنامج الترميز المستخدم. كدليل عام:

• 360p: 500 كيلوبت في الثانية - 1 ميجابت في الثانية
• 480p: 1 ميجابت في الثانية - 2 ميجابت في الثانية
• 720p: 2 ميجابت في الثانية - 5 ميجابت في الثانية
• 1080p: 5 ميجابت في الثانية - 10 ميجابت في الثانية
• 4K: 15 ميجابت في الثانية - 30 ميجابت في الثانية أو أعلى

6. وضع الكمون

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب زمن انتقال منخفض، مثل البث المباشر أو الاتصال في الوقت الفعلي، يمكن ضبط خيار latencyMode على "realtime". هذا يوجه المشفر لإعطاء الأولوية لزمن الانتقال المنخفض على كفاءة الضغط. قد يؤدي تمكين هذا الوضع إلى تعطيل بعض تحسينات التشفير التي تزيد من زمن الانتقال. يمكن أن يؤثر أيضًا على ملف تعريف التشفير المستخدم، لذلك من المهم الاختبار بدقة. يؤثر وضع الكمون على معلمات مثل حجم GOP (مجموعة الصور) واستخدام الإطارات B. للحصول على معدل ضغط أعلى، اضبط هذا على 'الجودة'.

            const config = {
  codec: 'avc1.42E01E',
  width: 640,
  height: 480,
  framerate: 30,
  bitrate: 1000000,
  hardwareAcceleration: 'prefer-hardware',
  latencyMode: 'realtime'
};

            

              
                Copy
              
            
          

استكشاف مشكلات التشفير بالأجهزة وإصلاحها

إذا كنت تواجه مشكلات في التشفير بالأجهزة، ففكر في خطوات استكشاف الأخطاء وإصلاحها التالية:

• التحقق من دعم الأجهزة: تحقق من أن الجهاز المستهدف يدعم التشفير بالأجهزة لبرنامج الترميز والملف الشخصي المختارين. استخدم واجهة برمجة تطبيقات navigator.mediaCapabilities لاكتشاف ميزات تسريع الأجهزة.
• تحديث برامج التشغيل: تأكد من تحديث برامج تشغيل الرسومات. قد تتسبب برامج التشغيل القديمة في حدوث مشكلات في التوافق.
• تبسيط التكوين: حاول استخدام دقة أو معدل إطارات أو ملف تعريف أقل لمعرفة ما إذا كان ذلك يحل المشكلة.
• الاختبار على أجهزة مختلفة: اختبر على مجموعة متنوعة من الأجهزة لتحديد المشكلات الخاصة بالجهاز.
• تحقق من وحدة تحكم المتصفح: ابحث عن رسائل الخطأ أو التحذيرات في وحدة تحكم المتصفح والتي قد توفر أدلة.
• الرجوع إلى التشفير البرمجي: إذا فشل التشفير بالأجهزة باستمرار، ففكر في الرجوع إلى التشفير البرمجي كخيار أكثر موثوقية. في حين أنه أقل أداءً، إلا أنه يمكن أن يضمن التوافق.

مثال: دفق معدل البت التكيفي مع التشفير بالأجهزة

دفق معدل البت التكيفي (ABS) هو أسلوب يسمح بضبط جودة الفيديو ديناميكيًا بناءً على ظروف شبكة المستخدم. يوفر هذا تجربة مشاهدة سلسة حتى عندما يتقلب النطاق الترددي للشبكة. يمكن أن يؤدي التشفير بالأجهزة إلى تحسين أداء ABS بشكل كبير، مما يسمح بتشفير المزيد من التدفقات في وقت واحد.

فيما يلي مثال مبسط لكيفية تنفيذ ABS باستخدام WebCodecs والتشفير بالأجهزة:

1. إنشاء ملفات تعريف مشفر متعددة: حدد العديد من كائنات VideoEncoderConfig بدقات ومعدلات بت مختلفة. على سبيل المثال:

            const profiles = [
  {
    codec: 'avc1.42E01E',
    width: 640,
    height: 360,
    framerate: 30,
    bitrate: 500000,
    hardwareAcceleration: 'prefer-hardware',
  },
  {
    codec: 'avc1.42E01E',
    width: 854,
    height: 480,
    framerate: 30,
    bitrate: 1000000,
    hardwareAcceleration: 'prefer-hardware',
  },
  {
    codec: 'avc1.42E01E',
    width: 1280,
    height: 720,
    framerate: 30,
    bitrate: 2000000,
    hardwareAcceleration: 'prefer-hardware',
  },
];

            

              
                Copy
              
            
          

2. مراقبة ظروف الشبكة: استخدم واجهة معلومات الشبكة (navigator.connection) أو تقنيات أخرى لمراقبة النطاق الترددي للشبكة الخاص بالمستخدم.
3. حدد الملف الشخصي المناسب: بناءً على ظروف الشبكة، حدد VideoEncoderConfig الذي يتطابق بشكل أفضل مع النطاق الترددي المتاح.
4. تبديل الملفات الشخصية ديناميكيًا: عندما تتغير ظروف الشبكة، قم بالتبديل إلى VideoEncoderConfig مختلف. يمكن القيام بذلك عن طريق إنشاء VideoEncoder جديد باستخدام التكوين الجديد والانتقال بسلاسة بين التدفقات.

يتيح لك التشفير بالأجهزة تشفير تدفقات متعددة في وقت واحد، مما يجعل دفق معدل البت التكيفي أكثر كفاءة واستجابة.

الخلاصة

يتطلب تكوين ملفات تعريف التشفير بالأجهزة باستخدام WebCodecs دراسة متأنية لبرنامج الترميز والملف الشخصي والمستوى والدقة ومعدل الإطارات ومعدل البت. من خلال فهم هذه الخيارات والاختبار على مجموعة متنوعة من الأجهزة، يمكنك الاستفادة من قوة تسريع الأجهزة لإنشاء تطبيقات ويب عالية الأداء ذات إمكانات وسائط متقدمة. تذكر إعطاء الأولوية لتجربة المستخدم من خلال تنفيذ تقنيات مثل دفق معدل البت التكيفي وتوفير خيارات بديلة عندما لا يتوفر التشفير بالأجهزة. نظرًا لاستمرار تطور WebCodecs ودعم التشفير بالأجهزة، فإن البقاء على اطلاع بأحدث التطورات وأفضل الممارسات أمر ضروري لتعظيم إمكانات معالجة الوسائط المستندة إلى الويب.

يفتح WebCodecs إمكانيات مثيرة لمطوري الويب، مما يسمح بمعالجة متقدمة للوسائط داخل المتصفح. من الضروري التحقق من دعم المتصفح المحدد لبرامج الترميز والملفات الشخصية وإمكانيات الأجهزة باستخدام navigator.mediaCapabilities. مع الرؤى المقدمة في هذا الدليل، أنت مجهز جيدًا لبدء التجريب وتنفيذ ميزات الوسائط المتطورة في تطبيقات الويب الخاصة بك. مع نضج تقنيات التشفير بالأجهزة، سيصبح تكامل WebCodecs ذا أهمية متزايدة لتقديم تجارب فيديو عالية الجودة وفعالة عبر الأنظمة الأساسية والأجهزة المتنوعة، خاصةً مع اكتساب برامج الترميز الأحدث مثل AV1 دعمًا أوسع للأجهزة.