视频带宽(码流_分辨率_帧率)

蓝皮鼠 蓝皮鼠 | 110 | 2022-06-27

码流

码流(Data Rate)是指视频文件在单位时间内使用的数据流量,也叫码率、取样率、码流率,是视频编码中画面质量控制中最重要的部分,一般我们用的单位是Kb/s或者Mb/s。一般来说同样分辨率下,视频文件的码流越大,压缩比就越小,画面质量就越高。码流越大,说明单位时间内取样率越大,数据流精度就越高,处理出来的文件就越接近原始文件,图像质量越好,画质越清晰,要求播放设备的解码能力也越高。

VBR(可变码流)
VBR编码指的是编码器的输出码率(或者解码器的输入码率)可以根据编码器的输入源信号的复杂度自适应的调整,目的是达到保持输出质量保持不变而不是保持输出码率保持不变。VBR适用于存储(不太适用于流式传输),可以更有效地利用有限的存储空间:用比较多的码字对复杂度高的段进行编码,用比较少的码字对复杂度低的段进行编码。

帧率

一帧就是一副静止的画面,连续的帧就形成动画,如电视图象等。我们通常说帧数,简单地说,就是在1秒钟时间里传输的图片的帧数,也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷新几次,通常用fps(Frames Per Second)表示。每一帧都是静止的图象,快速连续地显示帧便形成了运动的假象。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。每秒钟帧数 (fps) 愈多,所显示的动作就会愈流畅。

分辨率

视频分辨率是指视频成像产品所成图像的大小或尺寸。常见的视像分辨率有352×288,176×144,640×480,1024×768。在成像的两组数字中,前者为图片长度,后者为图片的宽度,两者相乘得出的是图片的像素,长宽比一般为4:3.

目前监控行业中主要使用Qcif(176×144)、CIF(352×288)、HALF D1(704×288)、D1(704×576)等几种分辨率。

D1是数字电视系统显示格式的标准,共分为以下5种规格:

D1:480i格式(525i):720×480(水平480线,隔行扫描),和NTSC模拟电视清晰度相同,行频为15.25kHz,相当于我们所说的4CIF(720×576)
D2:480P格式(525p):720×480(水平480线,逐行扫描),较D1隔行扫描要清晰不少,和逐行扫描DVD规格相同,行频为31.5kHz
D3:1080i格式(1125i):1920×1080(水平1080线,隔行扫描),高清方式采用最多的一种分辨率,分辨率为1920×1080i/60Hz,行频为33.75kHz
D4:720p格式(750p):1280×720(水平720线,逐行扫描),虽然分辨率较D3要低,但是因为逐行扫描,市面上更多人感觉相对于1080I(实际逐次540线)视觉效果更加清晰。不过个人感觉来说,在最大分辨率达到1920×1080的情况下,D3要比D4感觉更加清晰,尤其是文字表现力上,分辨率为1280×720p/60Hz,行频为45kHz
D5:1080p格式(1125p):1920×1080(水平1080线,逐行扫描),目前民用高清视频的最高标准,分辨率为1920×1080P/60Hz,行频为67.5KHZ。
其中D1 和D2标准是我们一般模拟电视的最高标准,并不能称的上高清晰,D3的1080i标准是高清晰电视的基本标准,它可以兼容720p格式,而D5的1080P只是专业上的标准。
帧率、码流与分辨率之间关系
公式:

带宽 / (码流 * 8) = 同时在线人数
文件大小 = 时间×码率/8

举例:

一个视频文件的大小为5.86M,播放时长为3分7秒:
1、该文件对应的码流就是:
5.86 * 1024 * 1024 * 8 / (3 * 60 + 7) =262872.95657754bps

2、10M独享带宽能支撑的同时在线人数
10* 1024 * 1024 / 262872.95657754 =39.889078498294

3、支撑1000人同时在线的系统最少需要的带宽数为
262872* 1000 / (1024 * 1024) = 250.69427490234M

码率 分辨率 俗名
超清 1024kbps 1280720 720P
高清 512kbps 640
480 480P
流畅 256kbps 480*360 360P
码率单位:kbps
视频文件大小单位: KB
时间单位:s
举例:视频文件大小为1024MB 播放时间1min 通过公式 bitRate = (videoFile Size * 8) / time 得 该视频的码率 = 240 * 1024 * 8 / 60 = 1048576 kbps

视频编码的基本原理
视频图像数据有极强的相关性,也就是说有大量的冗余信息,其中冗余信息可分为空域冗余信息和时域冗余信息。

压缩技术就是将数据中的冗余信息去掉(去掉数据之间的相关性),压缩技术包含帧内图像数据压缩技术、帧间图像数据压缩技术和熵编码压缩技术。

视频文件相关的三个参数:码率、分辨率和帧率。

码率:把每秒显示的图片进行压缩后的数据量。影响体积,与体积成正比,码率越大,体积越大,体积指的是视频文件的大小。 分辨率:图片的长度和宽度 帧率:每秒显示的图片数。影响画面流畅度,与画面流畅度成正比,帧率越大,画面月流畅;帧率越小,画面越有跳动感。由于人类眼睛的生理结构,帧率>16,人认为画面是连贯的,这就是视频暂留现象。当帧速达到一定数值后,再增长的话,人眼也不容易感觉到有明显的流畅度提升了。

帧率 * 分辨率 = 压缩前的每秒数据量(单位 B/s) 压缩比 = 压缩前的每秒数据量/码率 (对于同一个视频源采用同一种视频编码算法,则压缩比越高,画面质量越差) 生活中的“清晰度”:指画面十分细腻,没有马赛克。并不是分辨率越高图像越清晰。
简而言之:分辨率一定,码率与清晰度成正比,码率越高,图像越清晰。 码率一定,分辨率与清晰度成反比,分辨率越高,图像越不清晰 视频质量有2中表现方式:主观方式和客观方式 主观方式:即我们所说的清晰度 客观方式: 量化参数或者压缩比或者码率。在视频源一样,压缩算法也一样的前提下,量化参数,压缩比和码率是有直接的比例关系的。 分辨率的变化又称为“重新采样”。 下采样:高分辨率变为低分辨率。 上采样:低分辨率变高分辨率。由于需要插值等方法补充缺失的像素点,必然会带有失真。

文章标签: 流媒体
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