В статье рассмотрим наиболее популярные типы управления скоростью битрейта, их преимущества, недостатки, и что лучше всего походит для трансляций или записи.
Что такое битрейт видео?
Битрейт видео определяет количество информации, содержащееся в одной секунде закодированного видео, и измеряется в единицах бит, килобит, мегабит или гигабит в секунду.
☝️ Чем больше битрейт указан, тем лучше качество видео, но увеличивается размер файла.
Тип битрейта
Постоянный битрейт (CBR)
CBR (constant bitrate) - при постоянном битрейте выделяется заданное количество бит для кодирования вне зависимости от сложности видеофрагмента. Кодировщик автоматически регулирует степень сжатия, чтобы соответствовать целевому битрейту.
Запись черного экрана или динамичное видео — количество битрейта будет выделяться статично.
Преимущества:
Преимущество постоянного битрейта заключается в большей устойчивости к искажениям изображения при изменении содержимого видеоматериала.
Если производится запись черного экрана, а следом внезапно содержимое изменяется на динамичную красочную картинку, то при CBR-битрейте кодировщик будет к этому готов, т.к. при кодировании выделяется однородное количество информации.
Также преимуществом CBR-битрейта является предсказуемый размер файла, что может иметь ключевое значение при хранении и обработке видеоданных.
Для расчета размера файла рекомендую воспользоваться специальным калькулятором на сайте.
Недостатки:
Недостаток CBR-битрейта заключается в том, что в тех фрагментах, когда следовало бы выделить больше или меньше битрейта, этого не произойдет, так как кодировщик строго соответствует заданному битрейту, регулируя максимальное и минимальное качество в рамках установленного значения.
Сценарии использования:
CBR битрейт отлично подходит для трансляций, обеспечивая стабильную скорость передачи данных, так как при трансляции видеоданные уязвимы к резкому колебанию битрейта.
Также постоянный битрейт хорошо подходит для записи и дальнейшей обработки видеоматериала, так как заранее известен целевой битрейт, и возможно предсказать размер файла.
Переменный битрейт (VBR)
Принципиальное отличие переменного битрейта от постоянного заключается в динамическом распределении бит для кодирования в зависимости от сложности видеофрагментов. При этом большую часть времени битрейт будет соответствовать заданному целевому значению.
Принцип действия таков, что пользователь задаёт целевой и максимальный битрейт, а кодировщик автоматически распределяет биты при кодировании в диапазоне от десятков кбит/с до указанного максимального значения в зависимости от сложности видеофрагментов.
Преимущества:
При переменном битрейте достигается более высокое качество и степень сжатия видео, в отличие от CBR, за счёт динамического распределения бит для кодирования в рамках установленного диапазона.
VBR-битрейт обычно обеспечивает более высокое сжатие и меньший размер для нединамичного контента в отличие от CBR.
Недостатки:
Из недостатков использования VBR-битрейта можно отметить, что данный метод плохо подходит для прямых трансляций, а также режимов записи, где требуется высокая скорость кодирования.
Сценарии использования:
Данный метод управления скоростью битрейта лучше всего подходит для транскодирования (перекодирования) и записи видео, особенно, когда ключевое значение имеет конечный размер видеофайла.
При использовании VBR-битрейта для записи рекомендуется использовать режимы двухпроходного кодирования для более рационального распределения битрейта, а также look-ahead (предугадывание).
Постоянный параметр квантования (CQP)
CQP - это метод кодирования с постоянным качеством. При данном методе кодирование кадров осуществляется с одинаковой степенью сжатия или с одинаковой силой квантования.
Пользователь задаёт желаемое качество, которое определяется параметром квантования (QP), обычно это значение составляет 0-51, а кодировщик выделяет необходимое количество бит, чтобы строго соответствовать заданному QP.
QP - более понятно интерпретировать как параметр, который отвечает за качество, но самом деле, он регулирует степень сжатия макроблоков в кадре.
Главное отличие CQP от CBR и VBR заключается в том, что определяющим фактором для битрейта является QP. Таким образом, это приводит к значительным колебаниям битрейта.
В простых сценах битрейт может составлять десятки кбит/с, в то время как в сложных до сотен мбит/с.
Преимущества:
CQP позволяет получить высокое качество изображения, однако размер файла значительно увеличивается пропорционально сложности видеофрагментов и заданному QP.
Недостатки:
Недостатком CQP является размер конечного файла, особенно, когда речь идет о записи видео со множеством сложных фрагментов, например, запись геймплея в современном динамичном шутере.
При этом важно отметить, что ввиду того, что при CQP кодировщик сжимает кадры с одинаковой силой, это не позволяет достигнуть максимального качества в тех фрагментах, когда это возможно.
Простыми словами, вы определяете для кодировщика, какое хотите получить качество, но не больше и не меньше. В свою очередь, при CBR, VBR, качество ограничено установленным битрейтом, а QP динамически изменяется в зависимости от сложности видеофрагментов.
Сценарии использования:
CQP лучшего всего подходит для записи видео и работы с видеофайлами, записанными без потерь, в сценариях, когда ключевым значением является качество видеоматериала, а не его размер.
При CQP рекомендуется отключить режимы двухпроходного кодирования и предугадывание, т.к. они не имеют особого смысла при выборе данного метода кодирования.
Рекомендации автора:
- При трансляции однозначно следует использовать CBR-битрейт.
- Для транскодирования и хранения видеофайлов VBR-битрейт.
- Для записи и последующей обработке видеоматериала лучше подходит CBR-битрейт.
- CQP отлично подходит для записи в высоком качестве, если размер файла не имеет значения. Для нединамичного контента ~18 QP, для динамичного ~23 QP.
