Month: October 2022

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Wie wirkt sich die Bitrate auf die Videoqualität aus?

Um zu verstehen, wie sich die Bitrate auf die Videoqualität auswirkt, müssen wir zunächst verstehen, wie die Videokomprimierung funktioniert.

Beim Komprimieren von Videos führt der Komprimierungsalgorithmus zwei Dinge aus:

Konvertieren Sie Videos von der „Pixeldomäne“ in die „Frequenzdomäne“ durch DCT (Discrete Cosine Transform). Wenn Sie mit DCT nicht vertraut sind, können Sie unseren vorherigen Artikel lesen: Wie erklärt man einem 5-Jährigen DCT?

Einige der Informationen im Frequenzbereich werden durch eine Technik namens Quantisierung verworfen, mit der Erwartung, dass das menschliche Auge diesen Informationsverlust nicht wahrnimmt.

Wenn Sie ein Video komprimieren, werfen Sie im Wesentlichen einige Informationen weg, während Sie hoffen, dass die Videoqualität nicht beeinträchtigt wird. Wenn Sie das Video überkomprimieren, werfen Sie viele Informationen weg, und das menschliche Auge nimmt den Codierungsverlust wahr. Wenn Sie das Video nicht zu stark komprimieren, wird die Dateigröße riesig, während die Videoqualität ausgezeichnet ist.

Dies ist bei der Videokomprimierung als “Rate-Distortion Exchange (RDT)” bekannt, und je niedriger die Bitrate, desto schlechter die Videoqualität (vorausgesetzt, die Auflösung ist fest).

Was bedeutet RTE?

Schauen wir uns das Beispiel unten an. Wir verwenden FFmpeg, um das Beispielvideo (CrowdRun) auf 1,5 MBit/s bzw. 5 MBit/s zu komprimieren. Können Sie mir anhand der Video-Screenshots unten sagen, welches vom Video mit höherer Bitrate und welches vom Video mit niedrigerer Bitrate stammt?

Offensichtlich ist die Bitrate im obigen Bild niedriger und die Bitrate im unteren Bild höher. Bei einer Bitrate von 5 Mbit/s bei 1080p ist die Videoqualität hervorragend. Wenn wir für dasselbe Video eine Bitrate von 1,5 MBit/s verwenden, wird die Videoqualität von CrowdRun sehr schlecht.

Aber ist das immer so? Führt eine niedrige Bitrate immer zu einer schlechten Videoqualität? Diese Frage beantworten wir mit einem einfachen Experiment.

Lassen Sie uns die Hypothese „niedrige Bitrate = niedrige Qualität“ mit animierten Videos testen. Für das folgende Video haben wir den beliebten Simpsons-Trailer verwendet und das Video mit H.264/AVC auf 2,5 Mbit/s und 1 Mbit/s komprimiert (stellen Sie sicher, dass alle Encoder-Einstellungen konsistent sind).

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Bitrate vs. Videoauflösung

Was ist wichtiger für das Streamen von Videos?

Viele Leute haben diese Verwirrung, weil diese beiden Faktoren einen tiefgreifenden Einfluss auf die Ausgabe des Encoders haben können.

Wie sollte es Ihrer Meinung nach gewählt werden?

Wählen Sie 1080p oder 720p?

Wählen Sie 5 Mbit/s oder 3 Mbit/s?

Wählen Sie 1080p@5mbps oder 1080p@7mbps?

Wenn Sie nicht wissen, was Sie wählen sollen, großartig. Aus diesem Grund habe ich diesen Artikel geschrieben: um den Zusammenhang zwischen Bitrate und Auflösung in einfachen Worten zu erklären und Ihnen bei der Auswahl der richtigen Encoder-Einstellungen zu helfen.

Beginnen wir damit, die Bitrate zu verstehen.

Welche Bitrate hat das Video?

Videobitrate oder Bitrate bezieht sich auf die Anzahl der pro Sekunde übertragenen Bits von Videoinformationen. Die Einheit der Coderate ist normalerweise:

kbps oder Kilobit pro Sekunde

mbps oder Megabit pro Sekunde

Wenn Sie Videos komprimieren, müssen Sie normalerweise die Videokomprimierungssoftware so einstellen, dass eine bestimmte Bitrate nicht überschritten wird.

Wenn Sie beispielsweise die Bitrate der Videokomprimierungssoftware auf 3 Mbit/s einstellen, komprimiert die Software das Video mit durchschnittlich 3 Mbit/s und streamt es an den Decoder oder Player. Dies ist die Coderate.

Wenn Sie über Bitrate sprechen, sprechen Sie wirklich über: die Beziehung zwischen Videokomprimierung und Videoqualitätsverlust. Je mehr Sie komprimieren, desto geringer ist die Qualität des Videos (und das ist nicht immer der Fall, wie wir später sehen werden).

Beim Komprimieren von Videos können die folgenden Algorithmen zur Geschwindigkeitskontrolle verwendet werden:

CBR (Constant Bitrate) – Es ist am besten, die Bitrate konstant zu halten, wenn die Videoqualität verloren geht.

VBR (Variable Bitrate) – Behält eine konsistente Videoqualität bei und lässt Bitratenschwankungen zu.

Capped VBR – Halten Sie die Videoqualität so konstant wie möglich und lassen Sie die Bitrate innerhalb eines festgelegten Bereichs schwanken.

In diesem Artikel werden die oben genannten Frequenzsteuerungsmethoden nicht im Detail besprochen. Freunde, die mehr wissen möchten, lesen Sie bitte: Frequenzsteuerungsmodi verstehen: Was sind CBR, VBR, CRF und Capped-CRF?

Wenn wir also über die Bitrate sprechen, sollten wir auf folgende Punkte achten:

Die Qualität von Videos mit hoher Bitrate ist normalerweise höher als die von Videos mit niedriger Bitrate. Ich sage allgemein, weil die Videoqualität einen bestimmten Punkt erreicht, an dem sie sich nicht mehr verbessert (egal wie stark die Bitrate steigt).

Die Coderate bezieht sich auf Bits (Bit) statt auf Bytes (Byte).

Die Bitrate allein bestimmt nicht die Qualität des Videos, Sie müssen Faktoren wie Auflösung, Bildrate, Bildschirmgröße usw. berücksichtigen.

Codecs für Videokomprimierung: H.264/AVC, HEVC, VP9, ​​​​AV1? Wenn Sie den Video-Codec und seine Einstellungen (oder Codierungstools) ändern, liefert dieselbe Bitrate eine ganz andere Videoqualität.