决定视频文件占用空间大小的因素(编码格式,比特率)

标签: 视频 文件 空间 | 发表时间:2014-11-27 08:44 | 作者:zxueyi
出处:http://www.iteye.com

编码率/比特率直接与文件体积有关。且编码率与编码格式配合是否合适,直接关系到视频文件是否清晰。

在 视频编码领域,比特率常翻译为编码率,单位是Kbps,例如800Kbps 其中,    1K=1024    1M=1024K        b 为 比特(bit)     这个就是电脑文件大小的计量单位,1KB=8Kb,区分大小写,B代表字节(Byte) s 为 秒(second)p 为 每(per),    以800kbps来编码表示经过编码后的数据每秒钟需要用800K比特来表示。1MB=8Mb=1024KB=8192KbWindows系统文件大小经常用B(字节)为单位表示,但网络运营商则用b(比特),也就是为什么512K速度宽带在电脑上显示速度最快只有约64K的原因,网络运营商宣传网速的时候省略了计量单位。完 整的视频文件是由音频流与视频流2个部分组成的,音频和视频分别使用的是不同的编码率,因此一个视频文件的最终技术大小的编码率是音频编码率+视频编码 率。例如一个音频编码率为128Kbps,视频编码率为800Kbps的文件,其总编码率为928Kbps,意思是经过编码后的数据每秒钟需要用928K 比特来表示。了解了编码率的含义以后,根据视频播放时间长度,就不难了解和计算出最终 文件的大小。编码率也高,视频播放时间越长,文件体积就越大。不是分辨率越大文件就越大,只是一般情况下,为了保证清晰度,较高的分辨率需要较高的编码率 配合,所以使人产生分辨率越大的视频文件体积越大的感觉。计算输出文件大小公式:(音频编码率(KBit为单位)/8 + 视频编码率(KBit为单位)/8)× 影片总长度(秒为单位)= 文件大小(MB为单位)这样以后大家就能精确的控制输出文件大小了。例:有一个1.5小时(5400秒)的影片,希望转换后文件大小刚好为700M计算方法如下:700×8÷5400×1024≈1061Kbps意思是只要音频编码率加上视频编码率之和为1061Kb,则1个半小时的影片转换后文件体积大小刚好为700M。至于音频编码率和视频编码率具体如何设置,就看选择的编码格式和个人喜好了,只要2者之和为1061即可。如可以设置为视频编码格式H264,视频编码率900 Kbps,音频编码格式AAC,编码率161 Kbps。与文件体积大小有关的码率是指的平均码率,因此,不论是使用固定比特一次编码方式还是使用二次(多次)动态编码方式,都是可以保证文件大小的。只有使用基于质量编码的方式的时候,文件大小才不可控制。编 码格式有很多种,在技术不断进步的情况下,针对不同的用途,产生了各种编码格式。不同编码格式的压缩率不一样,且有各自的特点,有些在低码率情况下能保持 较高的画面质量,但在高码率情况下反而画面质量提示不大,有些适合在高码率情况下保持高清晰度画面,但可能在低码率情况下效果不佳。介绍常见的几种。RMVB/RM 在制定的时候主要考虑的是网络传播,目的在于利用不快的网速传播视觉可以接受的画面质量。因此,RMVB/RM编码格式的特点是较低码率下能获得较好的视 频质量。但高码率的情况下反不如其他编码格式。同样是RM/RMVB后缀的文件,其内部编码格式细分还有R8/R9/R10等,但总的来说,上面所说的特 点依然是存在的。只是压缩率更高了,因此RMVB没人用在高清编码领域。RMVB追求的是高压缩率,能接受的画面质量,所以经常压缩掉一些不容易注意的细 节。初看画面不错,细看就发现画面不锐利,层次不分明,总给人一直模糊的感觉。RMVB/RM后缀文件的音频编码部分同样存在这样的情况,声音压缩率很 高,但只是能听,不要奢望达到声音动听的境界。RMVB的流行,一是因为REAL的这种格式适合低速网络的传播,能以较小的文件体积获得可以接受的画面质 量。二是随着RMVB的使用,开始出现功能比较完善的转码软件和解决方案,方便了视频爱好者,扩大了影片来源。但随着网速越来越快,H264等更好的编码 器出现,同时也因为RMVB不适合高清视频制作,且若对于其他硬件厂家希望支持RMVB/RM格式,就必须向REAL公司支付相当昂贵的专利费,导致很多 硬件厂商放弃了对RMVB文件的支持。RMVB的文件已经不是以前那种完全压倒性的优势了。现在网络传播的视频文件已经很多都是AVI、MKV、MP4、 3GP等后缀了。其中MKV等多用于高清视频文件,MP4、3GP等多用于手机和便携式设备等领域,AVI则使用范围更加广,不但在高清晰度视频文件中有 AVI文件,在便携式设备领域也有AVI使用。VCD用的视频编码格式为 MPEG1,DVD的则为MPEG2,VCD和DVD都主要用于家庭影音播放,而且一般来说,VCD用的MPEG1编码为固定码率编码。DVD可以支持动 态码率的MPEG2编码。为了能保证激烈变化画面的时候的清晰度,其默认编码率都比较高,VCD标准编码率为1152Kbps,DVD开放些,根据影片播 放时间,常设置为5000 Kbps -8000 Kbps之间,在不浪费DVD碟容量的前提下尽可能的使用较高的码率获得更高的清晰度。MPEG1和MPEG2在超低码率情况效果不佳,且过分提高码率, 画面效果带来的提示也不明显。AVI文件常用的视频编码为Xvid和Divx,但 Divx是一种收费的编码格式,开发之初利用了开源社区的力量,但后封闭起来成为一种收费的编码格式,违反了开源社区的游戏规则,因此与开源社区有过节。 Xvid则是在Divx脱离开源社区以后,由开源社区在Divx技术积累的基础上独立研发的新的符合MPEG4规范的编码格式,编码效果很好,对硬件要求 也不高,同时由于Xvid的免费与开放性,Xvid获得了众多硬件厂家的支持,所以现在很多DVD碟机和MP4等硬件设备都可以直接播放Xvid编码的 AVI文件。可以说,能支持Divx的设备一般都支持Xvid。同时Xvid编码也是DVD Rip的标准编码方式之一,因此很多高清视频文件也用Xvid进行视频编码。由于大量的DVD碟机和MP4提供了良好的硬件支持,Xvid编码已经成为事 实上最常用的编码格式之一。作为开源社区阵营的MediaCoder软件对Xvid编码支持很好,由于历史渊源,不支持Divx编码也不奇怪。Xvid编 码的特点是在低码率的情况下,效果不输于RMVB,同时对于硬件运算能力的要求低于RMVB,高码率的情况下能达到很不错的清晰度,效果远远高于 RMVB。同时Xvid对于动画视频还做了特殊优化。H264编码也是一种符合 MPEG4规范的编码格式。应该算目前能用上的最先进的编码方式了,特点是在低码率的情况下,依然能获得很好的画面视觉效果。因此在320×240分辨率 的情况下,要保持较高的清晰度,Xvid一般常用320-350Kbps码率,但H264只需要200多Kbps码率就能达到同样的画面效果。同 时,H264的高压缩率,也能满足高清领域压缩的需求。随着画面分辨率的变大,为了保持清晰度,需要的编码率会以比分辨率更快的速度增加,导致文件体积快 速增加,特别是达到1080P级别的时候,一个影片的体积为几G乃至几十G,此时H264的高压缩率特点特别适合制作高清视频,H264的压缩率比 MPEG2高出好几倍。一个使用MPEG2编码制作的高清文件可能会达到30G甚至更多,但使用H264编码制作的话,可能只需要4-5G就足够了。但 是,H264的这种高压缩率带来的副作用就是最硬件运算能力要求比较高,用H264编码速度较慢,且使用H264编码的高清视频很多单核电脑放不了,好在 现在双核电脑的流行基本解决了这个问题,在便携式设备上,由于多数厂家设计能力所限,普遍CPU运算能力都低,H264也就无法支持,因为在便携式设备 上,一旦CPU速度超过400M Hz或者达到更高的速度的时候,不但对CPU设计、制作提出了高要求,而且对于电路设计也提出了新的要求,在低速CPU主板设计时可以忽略不计的射频干扰 等问题,但如果要达到更高的速度,就必须解决,很多厂家的设计能力都不足以解决这方面的问题,因此,市面上的MP4设备多可以支持Xvid编码,但无法支 持H264编码。微软自己的ASF/WMV文件有专用的编码方式,也有几代不同的编 码,新一代的编码压缩率更高,效果更好。ASF文件其实与WMV文件是一回事,只是后缀不一样罢了,可以手动修改更换后缀,没关系的。但由于微软的这种格 式可以附带播放权限控制,加入了文件权限控制的ASF/WMV文件,只能通过电脑播放,其他设备如标称支持ASF格式的MP4播放器等都无法播放,且在电 脑上播放时,必须链接进授权者的网站,很多居心不良的网站就乘机在授权网页上挂木马。RMVB文件可以弹出网页木马,但RMVB的弹出页面是设置在 RMVB文件里面的,你可以用软件或者手工去除这种弹出设置,或者不联网看RMVB文件也可以,不链接到指定网页并不会影响到正常播放。但ASF/WMV 的危害更加严重,如果需要播放有授权限制的ASF/WMV文件,必须链接进指定网页获得授权,否则不能播放。因此,假设授权页面暗藏木马,除非你不看这个 ASF/WMV文件,否则开始获取播放授权就必中网页木马。由于ASF/WMV文件内部也有几代不同的编码器,即使在标准支持ASF的设备上,也可能遇到 不能播放的ASF/WMA文件。因为可能不支持某种编码器或者编码组合,这个情况与AVI相似,其他封装格式也都有这类问题。而且ASF/WMV所用的编 码器,论压缩率比不上H264,论兼容性和开放性比不上Xvid,因此,不是必须情况,一般不建议转换ASF/WMV文件。随 着FLV和3GP文件的流行,H263格式在日常使用中也经常用到。H263压缩率其实并不高,但对硬件要求比较低,因此被手机等平台选择为主要支持的视 频编码之一。FLASH从FLASH8开始,就支持H263编码的FLV文件。现在很多视频共享网站的FLV文件视频部分用的就是H263编码。但由于 H263压缩率并不高,因此视频网站的约20分钟FLV视频文件体积大小约为40M左右,但并不清晰,激烈动作画面则更加模糊。很多非智能手机本身屏幕就 不大,分辨率很低,也谈不上什么清晰度,用H263也无所谓。FLASH完全就是为了适应网络传播而设计的,帧率极低,默认只有12帧,一般的FALSH 动画文件用的是矢量技术,可以随意放大缩小而不失真,但FLASH的FLV文件是基于位图技术的,且第一代FLV文件标准就支持H263编码,FLV为了 更快的进行网络传播,可以说将RMVB/RM格式的设计理念发挥到极致,一切为了缩小文件体积,视觉效果能看就行。因此,尽管FLV文件可以支持更高的编 码率和帧率,新的FLASH播放器也能支持新的编码格式,但在我们常见的视频共享网站中,为了兼容性和尽可能的缩小文件体积,其FLV文件分辨率多为 320×240,帧率为12帧/秒,视频编码格式为本就压缩率并不高的H263,编码率不足300Kbps,音频编码方面也是尽可能的能省就省。尽管压缩 参数低,但网站播放界面的分辨率一般为400×300,本就已经很低的分辨率还被强行放大,这就是为什么大家总是觉得视频共享网站的视频有种模糊感觉的原 因,且有时候还会觉得画面不流畅,这些网站的提供的视频节目,其声音效果也很烂,基本属于刚刚能听的范围。音 频编码方面,对于视频文件来说,除了RMVB自己封闭的编码标准,最常见的就是MP3和AAC。微软格式的ASF/WMV视频文件数量少,其配套的音频格 式就是常见的WMA格式。但实际情况,WMA格式多是单纯的作为一种音频压缩格式存在,在非ASF/WMV类型的视频文件中,一般不使用WMA格式。就目 前的技术水平来说,音频编码对硬件的要求可以忽略不计。在有损音频编码领域,音频编码若追求通用性,首选自然是MP3格式,若追求压缩率和压缩质量,首选 自然是AAC,WMA由于高不成低不就,且是微软的专利编码格式,在视频文件制作中使用并不广泛。在无损压缩领域使用的格式主要有WAV、APE、 FLAC几种,理论上这些编码格式也可以用在视频文件制作中,但基本没人用,因为会导致文件体积过大。帧 率:要了解帧率就必须了解视频播放的一个基本原理。人眼具有视觉延迟的特点,立即拿开眼睛前的一副图像,大脑中却不是立即反应出来的,大约在0.1秒以 后,才会反应画面已经拿开。因此,如果给人眼观看一幅幅连续的画面,且速度超过每秒10幅以上的时候,在人脑中就会产生画面连续的感觉,从而感觉自己看到 的不是一幅幅独立的图片,而是一个连续的视频。帧率就是视频文件每秒展示在人眼的画面的数量。24帧/秒的意思就是此视频画面每秒变化24次。因为电影的 帧率是24帧/秒,所以一般认为,只要视频文件的帧率达到或超过24帧/秒,就可以理解为画面流畅。帧率太低,则必然导致视觉上感觉画面不流畅,如常见共 享网站提供的FLV文件,就经常会感觉画面不流畅,因为帧率只有12帧/秒。对于非智能手机等设备,因为硬件运算能力不高,支持的帧率一般也不高,很多手 机都只有15帧/秒播放能力,部分手机能力甚至更低,因此手机视频文件普遍不很流畅。当帧率达到30帧/秒的时候,即使非常激烈的画面变化,人眼也能感受 到很流畅。人眼能感知的最高速度是60帧/秒,因此魔兽争霸等游戏强制设置了游戏最高帧率为帧/秒。根据帧率的定义,我们能够了解到,当分辨率一定的时 候,假设保持同样的清晰度,帧率越高,画面越流畅,需要的编码率也越高,文件体积也就相应变大。现 在我们已经能了解分辨率、清晰度、编码率、编码格式、文件体积大小、帧率之间的关系了。分辨率越大,清晰度越高,画面越流畅,帧率越高,编码率越高,文件 体积越大,但越先进的编码标准,可以用更小的编码率实现同样的效果,从而减小文件的体积。一般来说,越先进的编码标准对硬件的运算能力要求越高。根据具体使用的环境和片源的情况,确定合适的分辨率。在保持一定画面清晰度和声音质量的前提下,确定需要的编码格式,再根据设置的帧率、编码格式的压缩率特点,确定合适的编码率。基本常见的设置过程就是这么一个设置思路了。转 换视频文件的时候,一般要遵循以下的原则,分辨率可以降低,但不能增加,例如可以将640×480的文件转换为320×240的文件,但不必将 320×240的文件转换为640×480。因为320×240转换为640×480并不会带来清晰度的提高,只会增加编码率,使文件体积变大。同样的道 理,帧率可以降低,但不能增加,人为将12帧的FLV文件转换为25帧的AVI文件,并不会使你的画面变得更流畅。这种转换只是一种纯粹的浪费。编码率与 编码格式联系在一起,由于编码格式有些技术先进些,可用较低编码率实现较高的画面质量。因此如果转换时更改了编码格式,则应该根据实际情况确定编码率。更 多的时候是根据使用经验确定。在实际使用中,如果希望把视频网站提供的FLV文件转换为VCD或者DVD,是不实际的,并不会因为你转换了格式,就画面变得更加清楚、流畅,且这种强行转换可能会带来其他的问题,因为MPEG1、MPEG2编码设计的时候并未考虑到这种极低帧率和极低画面质量的情况。



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