分辨率、帧率、编码、码率知识普及

最近工作中碰到关于视频方面的内容,对视频没什么概念,花时间收集并了解一下这方面知识。作笔记如下:

视频格式

大家所看到的文件名后缀, 如: MP4, 3GP, WMV, AVI,RM, RMVB等等. 实际上, 这些都是封装类型, 真正的视频格式不是文件名而是文件内的视频编码方案和音频编码方案。 能够播放哪些文件,实际取决于使用了哪个播放器, 以及硬件解码芯片能否识别该文件内的编码方案。

当mp4文件里的编码格式是h.264的时候,那么,它和同样编码的mkv、mov和flv,是可以无损转换的。可以理解为文件一样,就是包装不同。换个包装就行,里面的东西不必动。这就给无损转换编辑带来极大的画质保障。

分辨率

这里有2个概念, 分别是:
a. 物理分辨率, 即手机或PC屏幕能显示的像素数, 用W x H个像素表示。DPI
b. 视频文件的分辨率, 这个是指视频画面的实际分辨率, 如, 320x240, 480x272, 640x480等等。PPI

每英寸像素(Pixel per inch, ppi)和每英寸(Dot per inch, dpi),从技术角度说,“像素”(P)只存在于计算机显示领域,而“点”(d)只出现于打印或印刷领域。

  • PPI
    图像分辨率(ImageResolution)指图像中存储的信息量。分辨率与图像大小成正比。
    图像分辨率决定了图像输出的质量,图像分辨率和图像尺寸(高宽)的值一起决定了文件的大小,且该值越大图形文件所占用的磁盘空间也就越多。图像分辨率以比例关系影响着文件的大小, 即文件大小与其图像分辨率的平方成正比。如果保持图像尺寸不变,将图像分辨率提高一倍,则其文件大小增大为原来的四倍。
  • DPI
    设备分辨率(DeviceResolution)又称输出分辨率,指的是各类输出设备每英寸上可产生的点数,如显示器、喷墨打印机、激光打印机、绘图仪的分辨率。这种分辨率通过DPI来衡量,PC显示器的设备分辨率在60至120DPI之间,打印设备的分辨率在360至2400DPI之间。

标清 480P (848 * 480分辨率)
高清 720P (1280 * 720分辨率)
超清 1080P (1920×1080分辨率),蓝光
2K (2048×1080分辨率)
4K(4096×2160分辨率)

真正意义上的4K电影由4K摄像机拍摄,用4K放映机放映。还有的4K电影是由35mm胶片拍摄的,再转成4K的数字格式。

帧率

(FPS, 帧/秒), 就是视频画面刷新的速度
影响画面流畅度,与画面流畅度成正比:
帧率越大,画面越流畅;
帧率越小,画面越有跳动感。
如果视频源来自摄像头,24FPS已经是肉眼极限,所以一般20帧的FPS就已经可以达到很好的用户体验了。

视频编码

所谓视频编码方式就是指通过特定的压缩技术,将某个视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式。视频流传输中最为重要的编解码标准有国际电联的H.261、H.263、H.264

视频码率

视频码率就是数据传输时单位时间传送的数据位数,一般我们用的单位是kbps即千位每秒。通俗一点的理解就是取样率,单位时间内取样率越大,精度就越高,处理出来的文件就越接近原始文件。
但是文件体积与取样率是成正比的,所以几乎所有的编码格式重视的都是如何用最低的码率达到最少的失真,围绕这个核心衍生出来的cbr(固定码率)与vbr(可变码率),都是在这方面做的文章,不过事情总不是绝对的。
视频码率基本的算法是:【码率】(kbps)=【文件大小】(KB) * 8 / 【时间】(秒)
举例,D5的碟,容量4.3G,其中考虑到音频的不同格式,姑且算为600M,(故剩余容量为4.3*1024-600=3803.2M),所以视频文件应不大于3.7G,本例中取视频文件的容量为3.446G,视频长度100分钟(6000秒),计算结果:码率约等于4818kbps(3.446 * 1024 * 1024 * 8 / 6000 = 4817.857)。

  • 码率几点原则:

1、码率和质量成正比,但是文件体积也和码率成正比。这是要牢记的。
2、码率超过一定数值,对图像的质量没有多大影响。
3、视频码率 计算机中的信息都是二进制的0和1来表示,其中每一个0或1被称作一个位,用小写b表示,即bit(位);大写B表示byte,即字节,一个字节=八个位,即1B=8b;前面的大写K表示1024的意思,即1024个位(Kb)或1024个字节(KB)。表示文件的大小单位,一般都使用字节(KB)来表示文件的大小。

  • 网络速度都是用Kbps 来定义的 (注意是小b)
    Kbps:首先要了解的是,ps指的是/s,即每秒。Kbps指的是网络速度,也就是每秒钟传送多少个千位的信息(K表示千位,Kb表示的是多少千个位),为了在直观上显得网络的传输速度较快,一般公司都使用kb(千位)来表示。1KB/S=8Kbps。ADSL上网时的网速是512Kbps,如果转换成字节,就是512/8=64KB/S(即64千字节每秒)。
    网络带宽Kbps/8 = KB/S
    一般来说,如果是1M的宽带,在网上只能看不超过1024kbps的视频,超过1024kbps的视频只能等视频缓冲才能流畅的观看。

清晰度

  • 在码率一定的情况下,分辨率与清晰度成反比关系:分辨率越高,图像越不清晰,分辨率越低,图像越清晰。
  • 在分辨率一定的情况下,码率与清晰度成正比关系,码率越高,图像越清晰;码率越低,图像越不清晰。

手机转换(参考)

转换手机视频时, MP4格式是目前质量最好的, 其中, MPEG-4 SP规格的视频, 是目前兼容性最好的, 按照这种规格制作(或者转化)的视频, 可以保证兼容大多数手机。
下面列出该规格的视频参数:

  • 视频编码
    xvid 或者h.263(注意不是h.264)
  • 视频分辨率
    320x240 (对于屏幕分辨率低于320x240的手机, 观看效果不好, 因此不建议使用)
  • 视频码率
    256kbps - 320kbps
  • 视频帧率
    15fps (中高端手机可以调整为25FPS, 观看体验更流畅)
  • 音频编码
    AAC-LC
  • 音频码率
    64kbps (或提高到96kbps)

请注意,视频码率+音频码率之和, 不要大于384kbps, 否则可能有些手机无法流畅播放。(这个从百度上抄来的,好像指的两年前的手机,具体待确认后更新)

附注:

  • 微信公众号视频上传要求:
    微信公众平台发送视频的分辨率一般手机全屏的分辨率是320*640
    微信公众平台上传视频要求
    视频流:AVC H.264 8bit 平均码率1500Kbps以下,分辨率最高1920x1080(1080p 2K)。
    音频流:AAC 最高320Kbps (其实对于AAC来说,320K这个数字真没什么意义,又不是MP3)
    封装格式:flv

  • 常用视频参数参考(老刘推荐)


    常用视频参数参考
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