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Was sind CBR und VBR?

Was sind CBR und VBR?

CBR VBR

Wie Sie wissen, ist das Ergebnis der Codierung eines Signals unter Verwendung eines Algorithmus wie MPEG-1 Layer III (MP3) (und vieler anderer Algorithmen) ein Bitstrom mit einer Rahmenstruktur (Blockstruktur). Dies liegt daran, dass der Quellstrom nicht vollständig, sondern in Teilen codiert ist. Das heißt, tatsächlich wird der ursprüngliche Stream in Blöcke fester Länge unterteilt, dann wird jeder Block (Rahmen) einzeln codiert und das Ergebnis (codierter Informationsblock) wird an den resultierenden Stream (entweder eine Datei oder ein Stream von) gesendet Daten).

CBR vs VBR

CBR (konstante Bitrate) ist eine Methode zum Codieren des ursprünglichen Audiostreams, bei der alle seine Blöcke (Frames) mit denselben Parametern (mit derselben Bitrate) codiert werden. Mit anderen Worten ist die Bitrate über die gesamte Länge (alle Frames) des resultierenden Streams konstant.

VBR (variable Bitrate) ist ein Verfahren zum Codieren des ursprünglichen Audiostreams, bei dem jeder separate Block (Frame) mit seiner eigenen Bitrate codiert wird. Die Wahl der optimalen Bitrate zum Codieren eines gegebenen Rahmens wird vom Codierer selbst getroffen, indem die “Signalkomplexität” in jedem einzelnen Rahmen analysiert wird.

Was sind die Unterschiede zwischen CBR, VBR und ABR für Lame Encoder?

Lassen Sie uns vor Beginn des Gesprächs zwei Details klären:

1. Die MP3-Codierung erfolgt Block für Block: Die codierte Datei wird mit demselben Intervall in Frames (Frames) unterteilt. Jeder Frame wird codiert und in den Ausgabestream geschrieben. Daher hat der Ausgabestream auch eine Rahmenstruktur.

2. Frames können nicht mit einer Bitrate codiert werden, sondern nur mit einer der in der Tabelle aufgeführten Standard-MPEG1-Layer-III-Bitraten: 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256, 320. Der Standard bietet keine Codierung mit mittleren Bitraten (“freies Format”).

Einführung

Leute, die VBR in Lame verwenden, argumentieren dies oft mit dem Satz: “Ich möchte eine konstante Qualität, keine konstante Bitrate.” Tatsächlich gibt es in der Musik einfache Passagen, für die 128 Kbit / s ausreichen (z. B. Pausen zwischen den Songs), und es gibt auch komplexe Passagen, in denen eine Person mit gutem Gehör, einer guten Audiokarte und anderen Audiogeräten. Audio hört Komprimierungsfehler sogar bei 320 Kbit / s / s. In der Tat ist ein solches Argument nicht ganz gültig.

CBR

Selbst im CBR-Modus kann der MP3-Encoder Bits im Laufe der Zeit neu zuweisen, wobei mehr oder weniger Bits während komplexer oder einfacher Passagen hervorgehoben werden, wodurch die Gesamtklangqualität verbessert wird. Diese Umverteilung von Bits erfolgt auf Kosten der sogenannten Bitablagerung: Während der Codierung einfacher Passagen gibt der Codierer nicht die gesamte benutzerdefinierte Bitrate dafür aus, sondern es werden nur etwa 90%, etwa 10% eingespart im Repository zum Codieren komplexer Speicherorte (anfangs ist das Repository leer). Beim Codieren komplexer Passagen verwendet der Codierer 100% der angegebenen Bitrate und fügt zusätzliche Bits aus dem Bucket hinzu (falls vorhanden, dh wenn der Bucket nicht leer ist). Leider ist die Größe des Tanks laut Standard begrenzt. Dies bedeutet, dass wenn ein einzelnes Signal lange genug anhält, der Tank sein Volumen bis zu bestimmten maximal zulässigen Grenzen aufbaut und die Codierung bereits 100% der Bitrate verwendet. Und die umgekehrte Situation: Wenn ein komplexes Signal lange genug anhält, werden alle gespeicherten Bits (schrittweise) aus dem Repository entnommen und anschließend mit 100% der Bitrate codiert.

ABR: Erklärung

Man könnte sagen, dass das Reservoir mit seiner Hauptfunktion gute Arbeit leistet – es sammelt “zusätzliche” Bits während einfacher Passagen und gibt sie als zusätzliche Bits aus, wenn komplexe Passagen codiert werden, wenn nicht für eine “aber”: es hat eine endliche und zusätzliche sehr begrenzte Größe, was bedeutet, dass es nur bis zu bestimmten Grenzen und folglich auch bis zum leeren Tank gelagert werden kann. Um diesen großen Tanknachteil zu beseitigen, wurde der ABR entwickelt.

Der Hauptunterschied zwischen ABR und CBR besteht darin, dass in CBR alle Frames dieselbe Größe haben müssen (dh die Bitrate für alle Frames muss gleich sein), aber in ABR wird diese Einschränkung aufgehoben, bzw. es besteht die Möglichkeit anstelle des Standardtanks einen fast unendlichen Tank zu verwenden, dessen Größe sehr begrenzt ist. “virtuelles” Reservoir. Sieht es so aus?

ABR: Mechanismus

Angenommen, der benutzerdefinierte ABR-Modus und eine bestimmte Bitrate B (der Benutzer kann absolut jede Bitrate von 32 bis 320 angeben, auch nicht aus dem Standard-Bitratenraster. Sie können beispielsweise 129 als Rate angeben Durchschnittliche Bitrate).

Video-Bitrate

Video-Bitrate

CBR vs VBR

Bitratentypen

CBR vs VBR

Es gibt drei Arten von Bitraten:

Konstante (CBR)

Variable (VBR)

Durchschnitt (ABR)

Betrachten wir jeden von ihnen im Detail.

Konstante Bit-Rate
Wie der Name schon sagt, ist die konstante Bitrate eine Codierungsmethode, bei der der Wert der Bitrate in der gesamten Datei unverändert bleibt.

Durch Einstellen einer konstanten Bitrate können Sie ziemlich genau berechnen, wie viel Video Sie auf einer Disc aufnehmen werden.

Beispiel: Wenn die Videobitrate 6.000 kbit / s beträgt, benötigt eine Minute Video bei dieser Bitrate 360.000 kbit / s (6.000 x 60 Sekunden), was wiederum 351,5 Megabit (360.000 geteilt durch 1024) oder entspricht 43,9 Megabyte. (351,5 Megabit geteilt durch 8).

Als Nächstes müssen Sie berechnen, wie viel Speicherplatz zum Speichern einer Minute Sound benötigt wird. Zum Beispiel: 192 kbps x 60 s. = 1,41 Megabyte.

Daher nimmt die Gesamtlautstärke von einer Minute Video und Audio ungefähr 45 Megabyte ein. Wenn Sie diesen Wert mit der Anzahl der Minuten multiplizieren, erhalten Sie die Größe Ihrer Videodatei.

Die obigen Berechnungen werden im Allgemeinen für den umgekehrten Prozess verwendet, wenn Sie die maximal zulässige Bitrate für Ihr Video berechnen müssen.

Beispiel: Es gibt anderthalb Stunden Video, das auf eine DVD gebrannt werden muss. Müssen wir berechnen, welche Bitrate das Video haben sollte, um die höchstmögliche Qualität zu erzielen und trotzdem auf eine DVD zu passen?

Sie können die maximale Bitrate manuell berechnen oder, um sich nicht mit mathematischen Berechnungen zu beschäftigen, ein spezielles Programm verwenden, z. B. “Bitratenrechner”.

Dieses Programm ist kostenlos, erfordert keine Installation und funktioniert unter jedem Windows (ich habe es persönlich unter Windows 7 und Windows XP überprüft). Wo Sie den Bitratenrechner herunterladen sowie das Programm konfigurieren und verwenden können, lesen Sie den Artikel “Bitratenrechner”.

Variable Bitrate
Die variable Bitrate ist eine Codierungsmethode, bei der der Informationsfluss nicht konstant ist, sondern sich abhängig davon ändert, wie anspruchsvoll das Video mit der Bitrate in einem bestimmten Abschnitt ist.

Wenn Sie den Artikel “Video komprimieren” gelesen haben, wissen Sie, dass je weniger sich das neue Bild vom alten unterscheidet, desto weniger für die Aufnahme aufgewendet wird. Daraus folgt die Schlussfolgerung: Je dynamischer die Szene ist, desto mehr wird für die Aufnahme aufgewendet, was bedeutet, dass der Bitratenwert für dynamisches Video höher sein sollte.

Nehmen wir als Beispiel zwei Videos.

Im ersten Video sitzt eine Person an einem Schreibtisch in einem Raum und gibt ein Interview. Die Aufnahme erfolgt mit einem Stativ. Im Rahmen ändert sich außer den Bewegungen der Person nichts.

Das zweite Video zeigt ein Fußballspiel. Es gibt mehrere Fußballer gleichzeitig im Bild, die sich ziemlich schnell bewegen, + den Ball, + im Kontext einer Live-Masse von Fans, die aktiv “krank” werden.

Was denkst du, für welches Video sollte die Bitrate höher sein?

Die Antwort liegt auf der Hand. Für das erste Video reicht eine durchschnittliche Bitrate oder sogar weniger aus. Zum zweiten ist es wünschenswert, das Maximum anzugeben, es sei denn, Sie möchten natürlich eine gute Bildqualität.

Wenn Sie das oben Gesagte verstehen, stimmen Sie zu, dass es unmöglich ist, die optimale Menge an Informationen, die für die Aufnahme hochwertiger Videos erforderlich sind, genau vorherzusagen. Alles wird noch komplizierter durch die Tatsache, dass es auch in einem Fußballfilm Szenen geben kann, die nicht sehr dynamisch sind und für die eine niedrige Bitrate ausreicht. Und im Allgemeinen ändert sich in fast jedem Film die Dynamik ständig und chaotisch.

Natürlich stellt sich die Frage: Was tun? Wie wähle ich die optimale Video-Bitrate aus?

Optimale Bitrate
Zunächst einmal ist es am rationalsten, eine variable Bitrate zu verwenden, bei der das Programm den Datenfluss abhängig von der Dynamik der Szene und anderen Faktoren erhöht oder verringert.

Zweitens müssen Sie nach dem Festlegen des Bitratenwerts eine der dynamischsten Szenen im Film aufnehmen und ein kleines Stück davon rendern. Nach dem Anzeigen dieses Snippets müssen Sie die Qualität des resultierenden Videos visuell beurteilen. Wenn es ihm passt, wird er es in anderen Szenen tun. Wenn die Qualität der Szene merklich beeinträchtigt wird, sollten Sie die Bitrate erhöhen.

Durchschnittliche Bitrate
Die durchschnittliche Bitrate ist eine Art variable Bitrate, mit der Sie einen bestimmten (durchschnittlichen) Bitratenwert festlegen können, an den sich der Codec hält. Mit anderen Worten, es ist eine Mischung aus konstanter und variabler Bitrate.

Durch die Verwendung der durchschnittlichen Bitrate können Sie dem Programm erlauben, den Wert der Bitrate nach eigenem Ermessen zu variieren. Gleichzeitig muss der Durchschnittswert der angegebenen Einstellung entsprechen.

In den meisten Fällen wird die gemittelte Bitrate verwendet, da Sie so eine optimale Videoqualität erzielen und gleichzeitig die endgültige Größe berechnen können