帧率、码率、分辨率与清晰度流畅度的关系

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发表时间:2022-07-19 13:41

一、什么是帧率、码率、分辨率

帧率

帧率:FPS(每秒钟要多少帧画面)以及Gop(表示多少秒一个I帧)。帧率就是在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。

帧率影响的是画面流畅度,与画面流畅度成正:帧率越大,画面越流畅;帧率越小,画面越有跳动感。

如果限定一个码率,比如800kbps,那么帧率越高,编码器就必须加大对单帧画面的压缩比,也就是通过降低画质来承载足够多的帧数。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。

码率

码率:编码器每秒编出的数据大小,单位是kbps,视频文件在单位时间内使用的数据流量,也叫码流率。码率越大,说明单位时间内取样率越大,数据流精度就越高。

码率影响的是视频清晰度:码率越大,视频画面越清晰画质越高。

码率不是越大越好,它是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;码率越小,体积越小。(体积=码率×时间)

分辨率

分辨率:单位英寸中所包含的像素点数; VGA:Video Graphics Array(视频图像分辨率)矩形图片的尺寸,即长度和宽度

分辨率影响视频图像的大小,与视频图像大小成正比:视频分辨率越高,图像越大,对应的视频文件本身大小也会越大

如果限定一个码率,比如800kbps,那么分辨率越高就会让编码器越 “为难" ,可以想象,它必须拆东墙补西墙,通过减少色彩信息或者引入马赛克这种“鱼目混珠”的手段来承载足够多的像素点。所以,同样的是2G的一个电影文件,1080p画质的版本可能不如720p画质的版本看起来更清晰。

二、之间的联系

总结:视频分辨率会影响清晰度,视频帧速率会影响流畅度,码率会影响视频的清晰度和流畅度。


码率单位kbps,kb每秒,意思是这一秒包含了多少数据量。更大的分辨率,更复杂的色彩明暗关系,更快速的像素变化,都会需要更大的码率来容纳。如果码率数据量达不到这些要求,就会降低压制的质量,一般会表现为很明显的马赛克。

流畅的话,码率过高导致播放时电脑性能跟不上,也可能造成卡顿延迟。


码率:如果为10Mb/s,代表1秒钟有10M bit的视频数据,对于YUV422格式的1080P视频而言,一帧图像是 1920x1080x2x8/1024/1024 = 31.64Mbit,1秒钟30帧图像的话,则有949.2Mb/s,可见其数据量之大,不压缩根本无法网上传播,所以一定要经过视频压缩处理,不要以为1080P的视频就一定是高清的,清晰度还跟视频码率密切相关,对于1080P的视频而言,蓝光视频的码率是20Mb/s,一般下载的视频码率大都是10Mb/s,一些IPCamera/无人机的码率是2~8Mb/s,而很多视频网站的码率甚至低于5M/s,其实有时还不如高码率的720P清晰。


帧率:影 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。

如果码率为变量,则帧率也会影响体积,帧率越高,每秒钟经过的画面越多,需要的码率也越高,体积也越大。帧率就是在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。


分辨率:影响图像大小,与图像大小成正比:分辨率越高,图像越大;分辨率越低,图像越小。


清晰度:所谓“清晰”,是指画面细腻,没有马赛克,并不是分辨率越高图像就越清晰

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。


帧率X分辨率=压缩前的每秒数据量(单位应该是若千个字节)―压缩比=压缩前的每秒数据量/码率 (对于同一个视频源并采用同—种视频编码算法,则:压缩比越高,画面质量越差。)

如果不做码率大小上的限制,那么分辨率越高,画质越细腻;帧率越高,视频也越流畅,但相应的码率也会很大,因为每秒钟需要用更多的数据来承载较高的清晰度和流畅度。这对云服务厂商而言这是好事(收入跟流量呈正比),但可能意味着更多的费用开支。

三、概念

帧(Frame):就是一张静止的画面, 是视频的最小单位。

帧速率(FPS):每秒播放图片的数量。

码率(Bit Rate):视频文件在单位时间内使用的数据流量,决定视频的质量和大小,单位是 kb/s 或者 Mb/s。

码率的常见三种模式:

- CBR

  - 全程码率恒定

  - 文件大小可预测

  - 编码压力小,直播常用

- VBR

  - 码率可变

  - 简单场景码率低,复杂场景码率高

- CRF

  - 固定质量模式

  - CRF值越低,视频看起来质量越高




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