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  • 视频的码率

    视频的码率

    2024年10月8日知名数码自媒体影视飓风发布了一个标题为《清晰度不如四年前！视频模糊是你的错觉吗？》的科普视频，科普了视频平台为了降低流量费用支出。通过降低视频码率，改变编码格式等方式，压缩博主上传的视频画质。在视频中Tim表示，这种压缩视频画质的方法，已经影响了博主的内容表达。

    下面来讲一下视频码率和视频清晰度之间的关系：

    以HD SDI高清视频为例，高清视频的分辨率为1920×1080（1080P），帧率应不低于25fps，10bit采样量化，编码码率为50Mbps,那么未压缩的高清视频一小时文件大小应为22.5GB。

    4K播出系统中节目文件主要以分辨率为3840 X 2160，每秒50帧逐行，编码XAVC Class300，码率500Mbps，MXF封装的文件格式存储，1小时4K节目文件大小约为225GB。

    码率又称为比特率（Bit Rate），比特率描述信息（以比特为单位）从一个地点传送到另一个地点的速率，它衡量了在一定时间内传送了多少信息。视频的比特率一般用Mbps计量，音频的比特率一般用Kbps计量。

    你如果设置了500Mbps的码率，无论是用8bit 4:2:0还是10bit 4:2:2,4K 60P还是4K 120P，这个视频都会有每秒500Mb的数据大小。

    HEVC/AVC只能决定编码的效率，bit depth（8bit 10bit）只能决定色深，色度采样方式（4：2：0 4：2：2）只能决定色彩信息的保留程度。

    虽然视频大小一样，但是其质量是不同的，性能越高的编码器能在同样大小的文件里塞进去更多有效信息。

    在视频分辨率不变的情况下，比特率越高也就是码率越高，视频越清晰。

  • 电视图像的帧率

    电视的运动图像是由一帧一帧的画面组成的，帧数就是在1秒时间内传输的图片的数量，单位为fps。

    根据人类眼睛的视觉残留原理，当所看画面的帧率高于16的时候，就会认为连贯的。帧数越高，画面越流畅，但是与之对应的生成文件越大，需要消耗更多的网络带宽和存储资源。

    I、B、P帧：

    I帧是关键帧，这一帧画面需要完整保留，解码需要本帧画面就可以完成。

    P帧是前向预测编码帧，表示的是这一帧跟之前的一个关键帧(或P帧)的差别，解码时需要用之前缓存的画面叠加上本帧定义的差别，生成最终画面。(也就是差别帧，P帧没有完整画面数据，只有与前一帧的画面差别的数据)

    B帧是双向预测内插编码帧，是双向差别帧，也就是B帧记录的是本帧与前后帧的差别(具体比较复杂，有4种情况)，换言之，要解码B帧，不仅要取得之前的缓存画面，还要解码之后的画面，通过前后画面的与本帧数据的叠加取得最终的画面。 网络上的电影很多都采用了B帧，B帧压缩率高，但是解码时CPU占用比较高。

    在视频编码中，有一个概念叫做GOP，就是帧分组，两个关键帧之间有多少个编码帧（P帧和B帧），两个关键帧之间帧的多少直接影响到对图像的解码和编码。

    如果两个关键帧之间的帧比较多，那么从P帧和B帧的定义我们知道，解码程序就需要缓冲更多的中间解码帧，内存消耗就会比较多，而且GOP越长，那么B帧的帧数会越来越多，这直接影响到图像失真率，所以，不是GOP越长就会越好。

    那么，如果GOP越短，B帧就会越小，这种情况下图像的失真率就会越小，但是同时压缩率也会越小，对应的比特率就会越大，在网络上传输需要的带宽就会越多，所以，GOP不是越长越好，也不是越短越好，需要找一个合适位置，这个时候就是关键帧发挥作用的关键了。

    I帧与I帧之间的间隔便为GOP。那GOP的大小影响了什么呢，其实就是时延、带宽，清晰度等问题，还有拖拉等问题。