RV1126+FFMPEG推流项目(6)视频码率及其码率控制方式

        视频从采集到编码再到线程获取编码后的数据，已经全部说完。接下来继续来说应该比较重要的，和视频相关的。就是码率。

视频码率及其码率控制方式

一、什么是码率？

视频码率是指在单位时间内传输的视频数据量，通常以 kbps（千位每秒）为单位。视频的质量与码率有密切关系，通常来说，码率越高，视频的清晰度和精度也越高。高码率的视频与原始的 YUV 文件更加接近，但同时也意味着更大的文件体积和更高的带宽要求。

视频码率与分辨率相关，分辨率越高，通常需要更高的码率才能维持图像质量。不同的编码标准（如 H264、H265）和视频场景的复杂度也会影响实际所需的码率。下面这张图就是分辨率和码率的关系

二、什么是码率控制方式？

码率控制是指在编码过程中，利用算法动态调整编码压缩比率，以保证不同场景下的视频质量始终处于一个较为理想的状态。根据编码时的动态变化，常见的码率控制方式有以下几种：

1. CBR（Constant Bitrate，固定码率）
2. VBR（Variable Bitrate，可变码率）
3. AVBR（Adaptive Variable Bitrate，适应性可变码率）

三、 CBR 控制码率详解

CBR（固定码率）控制模式指在编码过程中，编码器将输出的码率保持在一个固定的水平。无论图像内容如何变化，编码器都不调整码率，这使得码率在整个编码过程中非常稳定。

• 优点：
  • 适用于网络流媒体，带宽稳定。
  • 压缩速度快，码率平稳，不会出现跳变。
• 缺点：
  • 无法根据图像的复杂度进行码率调整，可能导致简单图像的码率浪费，复杂图像的质量降低。
• 常见应用：
  • 流媒体视频、实时视频传输。
• RV1126 API：
  • H264: VENC_H264_CBR_S
  • MJPEG: VENC_MJPEG_CBR_S
  • H265: VENC_H265_CBR_S
• CBR 结构体：
• u32Gop：关键帧间隔
• u32SrcFrameRateNum：源帧率分子
• u32SrcFrameRateDen：源帧率分母
• u32DstFrameRateNum：目标帧率分子
• u32DstFrameRateDen：目标帧率分母
• u32BitRate：平均比特率范围：[2000, 98000000] 就是这里填码率

场景描述:

• 直播内容：可能包括新闻播报、体育赛事或游戏直播。
• 码率：假设选择 3000 kbps（3 Mbps）作为固定码率。
• 图像内容：直播画面可能有较为平稳的背景，也可能有动态画面（如运动员奔跑、游戏角色移动等）。

CBR 应用:

• 在 CBR 模式下，直播编码器会将比特率固定为 3000 kbps。无论画面是简单的新闻画面还是复杂的体育动作，编码器都会以 3000 kbps 的码率进行编码传输。
• 优点：带宽需求和流量稳定，观众观看体验更加顺畅，不会因为码率波动而出现视频卡顿或中断。
• 缺点：如果画面简单（如一个静态背景），则这 3000 kbps 的码率会浪费带宽；但如果画面复杂（如快速的运动画面），则可能导致画质不理想，出现马赛克。

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2.2 VBR 控制码率模式详解

VBR（可变码率）控制模式允许编码器根据图像的复杂度动态调整码率。当编码器遇到复杂的图像时，它会增加码率以保持较高的图像质量；遇到简单图像时，它会降低码率以节省带宽。

• 优点：

  • 保证图像质量较高，减少马赛克和丢帧现象。
  • 可根据场景复杂度调节码率，避免不必要的浪费。

• 缺点：

  • 编码后的视频文件大小不固定，可能产生较大的波动。
  • 由于编码算法的复杂性，解码端的计算负担可能增加。

• 常见应用：

  • DVD 视频、电影、部分在线视频流。

• RV1126 API：

  • H264: VENC_H264_VBR_S
  • MJPEG: VENC_MJPEG_VBR_S
  • H265: VENC_H265_VBR_S

• VBR 结构体：

  • u32Gop：关键帧间隔
  • u32SrcFrameRateNum：源帧率分子
  • u32SrcFrameRateDen：源帧率分母
  • u32DstFrameRateNum：目标帧率分子
  • u32DstFrameRateDen：目标帧率分母
  • u32MaxBitRate：最大比特率范围：[2000, 98000000]    

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2.3 AVBR 控制码率模式详解

AVBR（适应性可变码率）控制模式是 VBR 的扩展，它可以自动判断当前视频场景是静态还是动态。如果当前场景为静态，AVBR 会降低码率；如果场景为动态（如快速运动的画面），AVBR 会提高码率。

• 优点：

  • 可以根据视频内容自动调节码率，优化带宽使用。
  • 在复杂或运动画面时，保证视频质量；在静态画面时，节省带宽。

• 缺点：

  • 在高变化的视频场景下，可能产生较大的带宽波动。

• 常见应用：

  • 体育赛事直播、大型会议或直播场景中频繁出现运动画面的场合。

• RV1126 API：

  • H264: VENC_H264_AVBR_S
  • MJPEG: VENC_MJPEG_AVBR_S
  • H265: VENC_H265_AVBR_S

• AVBR 结构体：

  • u32Gop：关键帧间隔
  • u32SrcFrameRateNum：源帧率分子
  • u32SrcFrameRateDen：源帧率分母
  • u32DstFrameRateNum：目标帧率分子
  • u32DstFrameRateDen：目标帧率分母
  • u32MaxBitRate：最大比特率范围：[2000, 98000000]

总结

视频的码率控制方式（CBR、VBR、AVBR）各有优缺点，选择哪种方式取决于应用场景的需求。CBR 适合带宽稳定且对视频质量要求不极高的应用场合；VBR 适合高质量视频的场合，尤其是文件体积不敏感的情况；AVBR 则适合具有频繁运动和静态场景的应用，如体育赛事等。