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Datenkomprimierungsmodi: CBR und VBR

Oft hat ein unerfahrener (und sogar hoch entwickelter) DVR-Besitzer die Frage: “Was steckt hinter den CBR- und VBR-Abkürzungen in den Einstellungen des Aufnahmekanals?”

Wenn mit den Videoeinstellungen alles klar ist (720p, 1080N, 1080p sind in der Welt der Videoüberwachung bereits etablierte Formate), ist mit den Audioeinstellungen nicht alles so transparent.

Der Ton vom an den Recorder angeschlossenen Mikrofon wird im MP3-Format codiert. Heute ist das MP3-Format das beliebteste Format für die Codierung von Audiodateien aller vorhandenen. Es ist allgemein anerkannt, dass die Qualität einer Audiospur von ihrer Bitrate abhängt. Daher beträgt die optimalste Bitrate für eine Audiospur 192 kbps. Diese Aussage ist jedoch einseitig, da zusätzlich zur Bitrate die Klangqualität vom Codec abhängt, in dem das Audio aufgenommen wurde.

Es gibt drei Haupttypen der MP3-Dateicodierung: CBR, VBR und ABR. Der ABR-Typ liegt zwischen den beiden anderen und wird bei der Videoüberwachung nicht verwendet. Daher werden in diesem Artikel nur die CBR- und VBR-Codierungstypen berücksichtigt.

CBR (Konstante Bitrate) steht für konstante Bitrate, die vom Benutzer während der Aufzeichnung oder Codierung eingestellt wurde und sich in Zukunft nicht ändert. Das heißt, unabhängig vom Datentyp (auch wenn Sie Stille aufzeichnen) wird die vom Benutzer angegebene Anzahl von Bits ständig in 1 Sekunde codiert. Die Folge dieser Art der Codierung ist die umständliche Menge der empfangenen Daten, die eine Verschwendung von Speicherplatz darstellt.

VBR (Variable Bit Rate) wird aus dem Englischen als variable (variable) Bitrate übersetzt. Durch die Codierung in VBR erhalten wir eine Datei, deren Bitrate sich abhängig von der Dichte des Datenstroms ändert (dh die Bitrate der Stille ist beispielsweise geringer als die Bitrate eines Tons). Diese Art der Codierung verbessert sich weiter und erreicht neue Indikatoren für die Amplitude der Änderungen der Bitrate des Datenstroms. Der Hauptnachteil besteht darin, dass es unmöglich ist, die zukünftige Größe der codierten Datei vorherzusagen. Trotzdem verdeckt dieses Minuszeichen das Gesamtbild in keiner Weise – die Dateigröße ist kleiner als bei der Codierung als CBR. Dies liegt an der Tatsache, dass die Bitrate der Stille (n) niedriger ist (sind). Offensichtlich ist dieses Format für Videoüberwachungsaufgaben akzeptabler als CBR.

Geschätzte komprimierte Videoqualitätsparameter

Geschätzte komprimierte Videoqualitätsparameter.

Wenn Sie jemals Komprimierungsprogramme für Videostreams verwendet haben, sind Sie wahrscheinlich auf Parameter wie die Größe (Größe) der Ausgabedatei oder deren Bitrate unter den Merkmalen der Ausgabedatei gestoßen und haben sich gefragt: Wie wählt man den richtigen Wert aus?

Audiodateien
In der Regel treten diese Probleme bei Audiodateien nicht auf, da die Klangqualität fast eindeutig durch die Bitrate bestimmt wird (dh die Wiedergaberate der Übertragung, normalerweise ausgedrückt in Kilobit pro Sekunde). Wenn wir sehen, dass die Bitrate einer komprimierten Audiodatei (mp3) 128 kpbs (Kilobit pro Sekunde) beträgt, dann verstehen wir, dass die Klangqualität einer CD entspricht, wenn sie 64 oder 96 kbps beträgt, dann ist dies bereits der Fall niedrig. Klangqualität, wenn 256 kbit / s hochqualitativer Studio-Sound usw. sind.

Zwar ist die Klangqualität an sich auch durch Parameter wie die Abtastfrequenz gekennzeichnet, doch ist dieser Parameter in der Regel bereits in der Bitrate enthalten und daher wird die Klangqualität in der Regel durch die Bitrate bestimmt. Jene. Wenn wir eine MP3-Datei mit Musik mit einer Beschreibung sehen, die mit einer Qualität von 128 kbps komprimiert ist, möchten wir bereits sagen, dass es sich um Stereoklang mit einer Abtastfrequenz von 44 oder 48 kHz handelt.

Einleitend
Mit Video wird es etwas komplizierter. Das Video verfügt über Parameter wie Größe und Bildrate. Daher reicht es nicht aus, nur eine Bitrate zu kennen. Sie müssen zusätzlich die Bildgröße und die Anzahl der Bilder pro Sekunde kennen. Wenn man sich die Videoparameter ansieht, zum Beispiel 640 x 480 (Bildgröße), 25 fps (Bilder pro Sekunde), 1300 kbps (Bitrate), ist es für Anfänger schwierig, etwas über ihre Qualität zu sagen, auch nicht ungefähr. Wenn Sie beim Komprimieren von Videos den Parameter 1300 kbps einstellen, ist nicht klar, was in der Ausgabe angezeigt wird. Dies ist wichtig, da das erneute Komprimieren von Videofilmen mehrere Stunden dauert.

Die Qualität der Videostream-Komprimierung wird am eindeutigsten durch das “Bits / Pixel” -Verhältnis bestimmt, was die durchschnittliche Anzahl von Bits bedeutet, die in 1 Pixel des Bildes ausgegeben werden. Außerdem werde ich diesen Koeffizienten mit dem Buchstaben K bezeichnen (weil ich nicht weiß, wie er normalerweise bezeichnet wird).
Wenn wir eine im RGB-Format codierte 24-Bit-Farbtiefe verwenden (dh wenn die roten, grünen und blauen Kanäle mit 8 Bit pro Kanal codiert werden), hat der unkomprimierte Videostream einen Wert von K = 24. The Modern Video-Codecs liefern eine gute Bildqualität bei einem relativ niedrigen K-Wert. Bei XviD- und DivX-Codecs liegt die gute Bildqualität bei einem K-Wert im Bereich von 0,25 bis 0,35, bei H264 im Bereich von 0,15 bis 0,2 (dh der Videostream wird durch die Dateigröße mehr als 100-mal relativ komprimiert zu unkomprimiert). Ich kenne die Werte anderer Codecs nicht, aber je schlechter (älter) der Codec ist, desto höher ist der Wert von K, bei dem eine gute Bildqualität erzielt wird.

Der Koeffizient wird nach folgender Formel berechnet:

Der Code:
K = (Größe * 8) / (Breite * Höhe * fps * Zeit)
Wo:

Größe: Größe des Videostreams in Bytes
Breite, Höhe – Rahmengröße (Breite und Höhe) in Pixel
fps: Anzahl der Bilder pro Sekunde
Zeit – Videoübertragungszeit in Sekunden
Vergessen Sie gleichzeitig nicht, dass 1 Kilobyte 1024 Bytes (nicht 1000) und folglich 1 Megabyte 1024 Kilobyte = 1048576 Bytes entspricht.

Es versteht sich, dass die obigen K-Werte für Codecs für “durchschnittliches” Video verwendet werden. Wenn es sich bei dem Video um einen handgezeichneten Cartoon oder einen Flash-Cartoon handelt, ist die Qualität auch bei niedrigeren Koeffizientenwerten gut. Wenn das Video viel Bewegung und ständige Änderungen in Farbe und Helligkeit enthält (z. B. einen Ameisenhaufen), sollte das Video für eine gute Qualität mit einem höheren Wert des Koeffizienten komprimiert werden. Wenn Sie kein klares Bild benötigen (z. B. wenn Sie einige körperliche Übungen machen müssen, aber gleichzeitig die klaren Konturen des Gesichts und der umgebenden Objekte für uns nicht wichtig sind), kann der Koeffizient reduziert werden. Usw.

In der Regel werden Sie bei Komprimierungsprogrammen aufgefordert, die Bitrate (normalerweise in Kilobit pro Sekunde) oder die Größe der Zieldatei (normalerweise in Kilobyte) anzugeben. Basierend auf der Tatsache, dass die Bitrate die Dateigröße in Bits geteilt durch die Zeit in Sekunden ist, werden die entsprechenden Parameter unter Verwendung der Formeln berechnet.