ffmpeg&x264 码率控制分析

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ffmpeg编码示例
x264编码示例

概念

h264编码算法复杂、参数众多,单码率控制又分为三种模式。

  • VBR(Variable Bit Rate)即动态比特率,其码率可以随着图像的复杂程度的不同而变化,因此其编码效率比较高,Motion发生时,马赛克很少。码率控制算法根据图像内容确定使用的比特率,图像内容比较简单则分配较少的码率(似乎码字更合适),图像内容复杂则分配较多的码字,这样既保证了质量,又兼顾带宽限制。这种算法优先考虑图像质量。
  • CBR(Constant Bit Rate)是以恒定比特率方式进行编码,有Motion发生时,由于码率恒定,只能通过增大QP来减少码字大小,图像质量变差,当场景静止时,图像质量又变好,因此图像质量不稳定。这种算法优先考虑码率(带宽)。
  • CVBR(Constrained VariableBit Rate)它是VBR的一种改进方法。这种方法的兼顾了以上两种方法的优点:在图像内容静止时,节省带宽,有Motion发生时,利用前期节省的带宽来尽可能的提高图像质量,达到同时兼顾带宽和图像质量的目的。同时i_bitrate也需要设置。

码率控制

间接影响

除了视频质量外有效影响视频码率的有

  • 关键帧间隔

码率∝关键帧间隔(视频质量其他参数恒定)

  • 分辨率

码率∝分辨率(视频质量其他参数恒定)

  • 帧率


码率∝帧率(视频质量其他参数恒定)
注:
x264:i_fps_num = 15;i_fps_den= 1 ;//帧率15。
ffmpeg:time_base.num=1;time_den=1;//帧率15。
等等视频质量的参数,无可厚非,视频质量提升,要么编码速度降低,要么码率增大。

  • B帧数

码率∝1/b帧数(视频质量其他参数恒定)

直接影响


X264_RC_CQP 动态比特率
X264_RC_CRF 恒定比特率
X264_RC_ABR 平均比特率
未选择时,优先选择的顺序是 bitrate > QP > CRF,会按照该顺序排查参数,直到发现某种类型参数合法时确定类型。
if( bitrate ) rc_method = ABR; else if ( qp || qp_constant ) rc_method = CQP; else rc_method = CRF;

附:

x264中x264_param_t->rc 结构体

struct
{
    int         i_rc_method;    /* X264_RC_* */

    int         i_qp_constant;  /* 0 to (51 + 6*(x264_bit_depth-8)). 0=lossless */
    int         i_qp_min;       /* min allowed QP value */
    int         i_qp_max;       /* max allowed QP value */
    int         i_qp_step;      /* max QP step between frames */

    int         i_bitrate;
    float       f_rf_constant;  /* 1pass VBR, nominal QP */
    float       f_rf_constant_max;  /* In CRF mode, maximum CRF as caused by VBV */
    float       f_rate_tolerance;
    int         i_vbv_max_bitrate;
    int         i_vbv_buffer_size;
    float       f_vbv_buffer_init; /* <=1: fraction of buffer_size. >1: kbit */
    float       f_ip_factor;
    float       f_pb_factor;

    /* VBV filler: force CBR VBV and use filler bytes to ensure hard-CBR.
     * Implied by NAL-HRD CBR. */
    int         b_filler;

    int         i_aq_mode;      /* psy adaptive QP. (X264_AQ_*) */
    float       f_aq_strength;
    int         b_mb_tree;      /* Macroblock-tree ratecontrol. */
    int         i_lookahead;

    /* 2pass */
    int         b_stat_write;   /* Enable stat writing in psz_stat_out */
    char        *psz_stat_out;  /* output filename (in UTF-8) of the 2pass stats file */
    int         b_stat_read;    /* Read stat from psz_stat_in and use it */
    char        *psz_stat_in;   /* input filename (in UTF-8) of the 2pass stats file */

    /* 2pass params (same as ffmpeg ones) */
    float       f_qcompress;    /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
    float       f_qblur;        /* temporally blur quants */
    float       f_complexity_blur; /* temporally blur complexity */
    x264_zone_t *zones;         /* ratecontrol overrides */
    int         i_zones;        /* number of zone_t's */
    char        *psz_zones;     /* alternate method of specifying zones */
} rc;
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