H.264建议的压缩比是多少？

Question

请注意：我知道这是一个非常复杂的问题，有许多细微差别，但我想将其简化为一个数字...

我即将开始一个大型视频编码项目，使用H.264编码。我们试图创建多个比特率配置文件，以适应互联网连接、处理器、设备等的流媒体。

一般来说，我应该期望看到什么样的压缩比率（同时保持合理的质量水平）？

例如，一个每秒24帧、16位颜色、640x360（16:9）像素的视频文件应产生一个约33 MB/s的未压缩文件。

我被告知，对于那个文件，500 Kbits/秒（或62 KB/s）并不是一个不合理的视频比特率。这似乎很疯狂——超过了530:1的压缩比？这是99.8%的压缩。我的数学错了吗？

我只是想要一个粗略的质量外部指南，比如“超过500倍的压缩是疯狂的”或“少于400倍的浪费带宽”。我已经四处搜寻，没有任何东西给我任何预期的压缩……

注：
1.MB/s代表兆字节每秒，Kbits/秒代表千位元每秒
2.比特率（bitrate）是指音视频信号中每秒的数据量，单位为bit/s或kb/s等
3.H.264编码是一种常用的视频压缩标准

- Nuby

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问一个晦涩的问题的好处？获得“飞絮徽章”。太棒了！ - Nuby

我希望我的回答足以证明你不应该获得“飘 t 草”徽章 ;) - Stu Thompson

一个分辨率为640x360（16:9）像素，帧速率为24帧每秒，颜色深度为16位的视频文件应该产生一个未压缩的文件，大约是33 MB/s。我在想这是如何计算出来的...如果我计算640 * 360 * 2字节（16位颜色）* 24，那么它就是11059200，所以是11 MB，而不是33 MB。但我真的不知道这个计算是否正确...很有可能不正确，因为我对视频不太了解，所以可能会漏掉一些东西...只是什么呢？我问这个问题是因为这将使H.264压缩率略微降低（当然还是很好的）。 - Lumi

你正在比较两种不同的东西：一个48位/像素（16x3颜色）流和一个YUV 420 8位流。H.264（大多数情况下）压缩和解码8位YUV420。H.264编码器可能会在进行压缩之前将RGB444 / YUV444像素拉入YUV420中。你让人们困惑如何计算原始流的比特率和压缩比。所选答案实际上只适用于你的情况。希望你能删除这个问题。 - Wilson Luniz

Answer 1

在一份名为H.264 Primer的有趣文件中，提供了一个简单的公式作为计算“理想”输出文件比特率的提示，该比特率基于视频的特性：

[image width] x [image height] x [framerate] x [motion rank] x 0.07 = [desired bitrate]

其中，图像宽度和高度以像素为单位表示，运动等级是介于1到4之间的整数，1代表低运动，2代表中等运动，4代表高运动（运动是指帧之间正在发生变化的图像数据量，请参阅链接文档以获取更多信息）。

例如，如果我们拍摄一段1280x720、24 FPS、中等运动（缓慢的相机移动，不多的场景变化...）的视频，则期望的理想比特率将是：

1280 x 720 x 24 x 2 x 0.07 = 3,096,576 bps => 大约3000 kbps

这仅仅是一个提示，在我看来，找到理想比特率的唯一方法是通过试错 :)

- SirDarius

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是的，但仍然很棒。如果它提供了一个非荒谬的起点，可以在10倍或除以10的范围内进行，那么我比以前做得好多了！谢谢。 - david van brink

这个答案的关键在于方程中的 0.07。我独立创建了一个计算器来计算这个值，基于对许多不同计算器进行平均后，我的计算器得出的常数是 0.074。这就是你的压缩比。1/0.07 ~= 1/0.074 ~= 13.5x - 14x 压缩。（对于 MPEG-4，这个常数是 0.114，或者是 8.77x 压缩） - dberm22

但是像素中的位数呢？假设我有每秒30帧的3840x2160 YUV帧，其中每个像素占用12位。那就是每秒近30亿位。使用这个公式，我得到了38402160301.5（运动参数）0.07 = 2600万位/秒。这是一个115:1的比率。这不现实吗？ - nirvanaswap

链接已经损坏。 - austinmarton

@austinmarton 刚试图修复它，但 Adobe 的页面链接到一个损坏的 PDF 链接。我会尝试在 Webarchive 上找到它。 - SirDarius

Answer 2

这取决于源视频的内容，差异可能非常大，稍后我会详细说明。

640x360不算太大，512kbps非常合理且可以说是标准。如果您真的对质量很感兴趣，也许可以使用768kbps。

这怎么可能？简单来说，视频压缩有几种技术和事实，使得这个变成了可能：

1. 并非每个视频帧数据结构都是一个完整的图像。例如在H.264（或其他编解码器）中，存在两种类型的数据结构：
   1. 关键帧：完整渲染整个视频图像
   2. 内部帧：描述与前一帧的差异，通常占视频帧的绝大多数（80％-99％）。
2. H.264是"有损压缩"，许多其他编解码器也是如此。
   它们不能重现原始源视频的逐像素、逐帧精确副本。例如：有损块：如果一个区域除了一个像素外全部是相同颜色，则编解码器会忽略这个像素。 因此，编解码器只需记录关于帧中每个像素的信息而不是存储像素本身，非常高效。

这比那要复杂得多，有无数不同的方法、技术和算法在特定的CODEC内部和CODEC之间进行调整，以实现这一点。

所以，回到“它将根据源视频的内容而截然不同”的评论：您将看到的压缩比率及其结果质量将取决于：

- 视频的内容 - 您对伪影（块、颜色丢失、定义丢失）的容忍度 - 您设置的CODEC参数以及如何设置它们

例如：一个房间里的门（如安保摄像头）的视频，每十分钟一个关键帧，将具有惊人的高压缩比。我的草稿计算将该方案放置在15,000:1的压缩比率。

由于您正在开始一个大型视频编码项目，我建议您做以下几件事来确定您的压缩比率：

- 取样您要编码的源视频。100个或更多是统计学相关的。 - 使用各种比特率和参数对其进行编码，以确定满足您需求的结果特征。

更改编码器的参数以使视频更小也可能会产生其他影响：

- 更高的播放CPU要求 - 播放器CODEC期望。并非所有H.264编码视频都可以被所有播放器播放。 - 更长的编码时间 - 各种质量的降低。

这是一个相当复杂的话题。祝你好运。我的经验之谈是，512-768kbps 对于你的项目来说已经足够了。

- Stu Thompson

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Stu，感谢您详细的回复。我已经等了一段时间来获取这个问题的答案。得到一个简明指南以进一步研究是非常有帮助的。H.264 的效率真是令人惊讶... - Nuby

Answer 3

压缩比的经验法则 保持优秀质量的压缩比： - 使用JPEG格式的一般图像为10:1 - 使用H.263和MPEG-2格式的一般视频为30:1 - 使用H.264 / MPEG-4 AVC格式的一般视频为50:1

- Costa

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链接已损坏。 - austinmarton

Answer 4

请不要忘记普通的MPEG播放只使用YUV 4：2：0。在8位色深度下，每个像素仅值16位（或64位每4个像素）。请注意，只有相机的RAW文件才会使用16位深度，并且它必须价值数百万美元！中高档电影DVR只能提供12-14位！而且没有人会使用H.264来存储RAW。H.264是为最终产品设计的。

在640x360 / 24p YUV4：2：0中，比特率将值得：

  640x360x24x(8+4+4)/8 = 10.5MB/s

对于500Kbps，压缩比仅为172:1。这是正常的。

关于YUV4:2:0的详细说明，请阅读： http://en.wikipedia.org/wiki/Chroma_subsampling

- Wilson Luniz

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这个答案需要重写，注重可读性和清晰度，以使其更有用。 - Zero3

Answer 5

分享一下我在H264环境下编码方面的知识。

如果您使用高5.0或高7.0的H264，450-512 kbits/second的比率是最好的选择。我可以建议您通过调整分辨率大小来获得平衡最佳质量的良好比率。视频分辨率的结果=3/4 * 原始视频的分辨率。

如果您不将帧压缩到稍小的分辨率中，则H264往往会丢失更多细节。

- laruffii