相同尺寸的视频,码率多少以后画面基本无差别
相同分辨率的视频,码率达到多少以后画面基本看不出差别(2024年)。因为随着视频编码技术快速发展,这个问题的答案也会随之发生变化,现在主流视频格式:MP4
、MKV
。相比于2010年前主流视频格式:rmvb
、wmv
、avi
,已经有了非常大的进步。)。
不同视频文件的文件体积大小差异巨大,通常只说视频分辨率720p
、1080p
、4k
、8k
,并不足以充分说明视频的清晰度表现。一般而言,默认更高的分辨率视频具有更高的清晰度,但实际上由于码率的不同,编码方式不同,也有可能低码率视频具有更高的清晰度。
所以,有一个非常关键的指标“视觉无差异”比较分析,相同的源文件,采用不同的编码技术(AVC
、HEVC
、VP8
、VP9
、AV1
)按照不同的分辨率(720p
、1080p
、4k
、8k
)进行编码,分别需要多少码率达到相同的观感/清晰度表现。
根据雷霄骅在2014年的一篇帖子回复(基于2014年技术研究情况):
不同的编码标准不一样,可以参考一下学术论文里的结果(1920x1080分辨率),其中的PSNR代表了视频质量。
视频编码方案之间的比较(HEVC,H.264,MPEG2等)
如果是1920x1080分辨率的话,8M码率质量基本上就没问题了,IPTV一般就是这个码率
这个回答是基于雷霄骅在CSDN博客中对于一篇正式研究论文翻译给出的简单结论(实际情况讨论起来更加复杂)。
https://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/12237177
需要注意,一般电脑用户从互联网下载的视频,通常只看到视频格式(MP4
、MKV
、rmvb
、wmv
、avi
),这些视频格式是指视频文件的封装容器(container),封装容器并不是视频清晰度的决定性因素,根据容器内封装的视频流(video stream)的编码方式不同,可能相同的容器封装视频文件清晰度差异极大。单纯地讨论容器格式和码率大小及画质的关系如何是给出一个标准答案的。
决定视频质量的因素包括:分辨率、视频流编码格式、音频流编码格式、封装容器、码率。
分辨率
分辨率升级路径:
480p >> 720p >> 1080p ≈ 2k >> 4k >> 8k
一般而言,其他因素基本相同的情况下,分辨率越高视频的清晰度越好。在给定合理充足码率的情况下,如果不是极值清晰度追求用户,观看720p
即可获得很好的体验,1080p
可以获得非常高的超体验感。
毕竟更早时候专家研究人体肉眼视觉分辨率和观看视频的实际真实视角分析后,下过标准定义,这些定义都是基于科学研究给定的,不是随便拍脑袋想的。480p
=SD(标清,Standard Definition);720p
=HD(高清,High Definition);1080p
=FHD(全高清,Full High Definition)。
当然互联网厂商因为网络宽带成本,对应分辨率的码率很多时候给的比较低,达到前述“给定合理充足码率的情况”的视频分辨率清晰度,可能需要提高1-2档次。比如说,互联网在线观看1080p
,可能只能相当于充足码率的720p
。这是一个不是特别恰当的比喻,实际观感应到以个人肉眼看到的效果为准,推荐是在观看清晰度相同的情况下,选择尽可能低的分辨率,以节约带宽,降低播放设备解码压力,避免卡顿(全千兆宽带+最新i9处理器的土豪请忽略)。
视频流编码格式
视频编码格式(大概)升级路径:
vcd >> dvd >> rv40 >> wmv ≈ divx ≈ xvid >>
VP8 >> MP4 Part10 = AVC = H.264 ≈ VP9 >>
HEVC = H.265 ≈ AV1 >> VVC
视频流码率:低码率 >> 中码率 >> 高码率
视频编码格式涉及技术联盟组织,专利标准化技术许可组织,技术非常复杂,同时又涉及巨大的利益(专利技术许可),通常各大互联网技术公司在其中斗争非常复杂。视频编码格式升级最主要的目的就是在更低的网络带宽下,提供更高的视频清晰度。
在码率足够的的情况下,wmv ≈ divx ≈ xvid
相同分辨率下,画质差不多;相同画质的话,wmv
码率高于xvid
码率,高于h264码率。如果有收集2009-2013年间,字幕组发布的视频文件,应该有印象。
现在(2024),从网络下载电影,主流视频流编码格式是MP4 Part10 = AVC = H.264
和HEVC = H.265
,通常采用开源视频编码软件x264和x265实现,视频清晰度非常好,同时码率也较低。x264
编码视频符合H264
格式规范,兼容性好,基本上所有的现役电脑都能硬解,播放流畅。不知道选哪个格式的时候,选x264
或avc
或h264
准没错。x265
编码视频符合H265
格式规范,兼容性略差,基本上2017年以后的电脑都能硬解;但部分小众软件可能存在兼容性问题。
码率
如前面引用雷霄骅2014翻译研究报道的情况,和实际IPTV技术应用情况,1080p
分辨率采用x264编码,8M码率质量基本就到天花板了。
按照视频像素点比例关系,720p
的像素点≈ 1080p
的像素点 x 1/2 ,所以720p
视频,采用x264
编码,4M码率质量基本就到天花板了。
这里是平均而言,如果是静态场景很多或者动画片,则码率再降低一半,x264
编码1080p@4m
,x264
编码720p@2m
,也可能获得天花板的体验。
如果是积累的动作片、体育比赛视频,则码率可能需要增加一倍,才能获得天花板的体验。
所以,更为宽泛一些的说法是X264
编码的1080p
视频6Mbps左右码率,视频效果就不错了!考虑到显示设备的分辨率,如果视频的分辨率不宜超过显示器的分辨率,例如1080p
显示器,播放4k
视频的时候,由于显示器分辨率更低,电脑必须将视频文件抽样到1080p
输出,反而不如降低电脑解码压力,直接使用1080p
的视频源文件。
封装容器
封装格式:
rmvb ≈ wmv ≈ avi >> MP4 ≈ MKV
封装格式是视频的外包装,对于视频的清晰度影响较小,只是一部分封装格式和特定的编码技术搭配。例如rv40
编码格式和rmvb
或rm
是配套的,这个是闭源商业技术。MP4
容器则较为开放,使用也较为广泛。MKV
则是完全开源的封装容器,最大的优点是可以封装任意格式的视频流、音频流、字幕流,可以设置多音轨、多字幕轨。
对于音轨、字幕轨有更多封装需求的,压制组通常会选用mkv
格式进行封装,其余则主要选择MP4
格式进行封装。
音频流编码格式
音频编码格式:
lpcm >> mp3 >> aac ≈ eac3 >> dts >> opus
音频技术发展在2000年以后,基本达到极限(实际MP3是MPEG2LAYER3专用音轨技术,技术成型时间还要更早,只是开源MP3编码软件LAME.EXE在2000年以后才逐渐统一民间音频编码领域)。
采用MP3编码音频,只要给到320kbps码率,就可以达到CD级别的音质,普通消费者听力基本无法区分差别。如果音频不涉及复杂的高级乐器的声音(交响乐用的复杂乐器组合场景),甚至128kbps就可以达到很好的效果。导致后来音频编码虽有新技术出现,但都无法撬动MP3的地位。
在电影或电视剧编码领域,主流是采用128kbps的AAC-LC编码双声道stero立体声。根据古早的测试aac-lc编码在128kbps可以相比于MP3减少30%-40%码率,同时保持良好的效果。为什么是古早测试?因为,现在音频研究不再热门,研究者很少,论文也很少了,只有古早论文可见相关研究。
另外,相比于视频文件动辄4-8 Mb基本的码率,音频码率的1/8 Mb = 128kbps的码率,确实不值得花更多精力去优化编码方式。
一般观众,如果没有特别配备专门的5.1或7.1声道立体声系统,完全没有必要考虑音频编码格式选择,直接用默认的128kbps的AAC-LC编码双声道stero立体声即可,因为对箱音响、耳机、普通的小米电视,都是双声道stero立体声。
雷霄骅2014年CSDN博客帖子
Jens-Rainer Ohm等人在文献《Comparison of the Coding Efficiency of Video Coding Standards—Including High Efficiency Video Coding (HEVC)》中对比了几种视频编码方案。编码方案包括:HEVC,H.264,MPEG4,H.263,MPEG2。
外网直接给了太长不看(TLDR)版本的精简摘要:
The results of subjective tests for WVGA and HD sequences indicate that HEVC encoders can achieve equivalent subjective reproduction quality as encoder that conform to H.264/MPEG-4 AVC when using approximately 50% less bit rate on average.
翻译:
对WVGA(即1080p)和HD(即720p)序列的主观测试结果表明,当平均使用约50%的比特率时,HEVC=H.265编码器可以获得与符合AVC=H.264/MPEG-4 AVC的编码器相同的主观观看品质。
实际Moscow编码大赛的测试结果,显示**x265比x264的优势只有20%-35%**,可能是因为:
- x264太过于优秀;
- 编码大赛以PSNR客观指标比较。
PSNR(Peak Signal to Noise Ratio,峰值信噪比)反映了压缩编码后的受损视频序列和原始序列之间的差别;两个序列之间差别越大,PSNR值越低,表明视频的质量越差。几种编码方案的码率与PSNR的对应关系如图所示。
参考资料:
https://www.zhihu.com/question/19725475
https://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/12237177