音视频前端开发基础知识（一）

视频的一些基础概念，视频的基础从概念、容器格式、编码格式展开来讲。

基本概念	码率、帧率、压缩率、分辨率
容器格式	MP4、AVI、FLV、TS, M3U8、WebM、OGV、MOV
编码格式	H.265、H.264、AV1、VP9

容器格式	视频编码	音频编码
mp4	mpeg4或h.264或h.265	mpeg4 aac
avi	mpeg4	mp3或pcm_s161e
flv	Xvid	mp3
wmv	wmv3x	wma7x

码率

单位时间内取样率越大，精度就越高，处理出来的文件就越接近原始文件。一般我们用的单位是kbps即千位每秒。

比特率(bit rate)又称“二进制位速率”，俗称“码率”，每秒传送的比特(bit)数，又称数据信号速率。

比特/秒(bit/s或bps)、千比特/秒（kbit/s或kbps，k=1000）或兆比特/秒（Mbit/s 或 Mbps，1Mbps = 1000kbit/s）。比特率越高，表示单位时间传送的数据就越多。

码率计算公式： 码率(kbps)=文件大小(KB)∗8/时间(s)

码率与编码方式的关系

分辨率固定的情况下清晰度和码率的关系：

H.265与H.264编码下不同分辨率对应的推荐码率上限：

编码方式	分辨率	推荐码率上限
H.265	2048 * 1536	3M
H.265	1920 * 1080	2M
H.265	1280 * 960	1M
H.265	1280 * 720	1M
H.265	740 * 576	0.75M
H.265	352 * 288	0.25M
H.264	2048 * 1536	6M
H.264	1920 * 1080	4M
H.264	1280 * 960	2M
H.264	1280 * 720	2M
H.264	740 * 576	1.5M
H.264	352 * 288	0.5M

码率对应视频质量

• 16 kbps — 可视电话质量（使用者可以接受的"说话的头"照片的最低要求）
• 128 ~ 384 kbps — 商业导向的视频会议系统质量
• 1 Mbps — VHS质量
• 1.25 Mbps — VCD质量（使用 MPEG1 压缩）
• 5 Mbps — DVD质量（使用 MPEG2 压缩）
• 8 ~ 15 Mbps — 高清晰度电视（HDTV） 质量（使用 H.264 压缩）
• 29.4 Mbps — HD DVD 质量
• 40 Mbps — 蓝光光碟（Blu-ray Disc） 质量（使用 MPEG2、H.264 或 VC-1 压缩）
• 440/880 Mbps – Sony HDCAM SR质量（SQ/HQ）

帧率

视频帧率（Frame rate）：用于测量显示帧数的量度，也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷新几次。

测量单位为每秒显示的帧数(Frames per Second，FPS）或赫兹（Hz）。

压缩率

经过压缩后文件的大小 / 原始文件的大小 * 100% = 压缩率 压缩率一般是越小越好，但是压得越小，解压时间越长。

压缩编码

原始视频压缩的目的是去除冗余信息，可以去除的冗余包括：

• 空间冗余：图像相邻像素之间有较强的相关性
• 时间冗余：视频序列的相邻图像之间内容相似
• 编码冗余：不同像素值出现的概率不同
• 视觉冗余：人的视觉系统对某些细节不敏感
• 知识冗余：规律性的结构可由先验知识和背景知识得到

视频压缩编码的方法：

• 变换编码
• 熵编码
• 运动估计和运动补偿
• 混合编码

常见编码格式压缩率

举例：视频文件3840x2160.yuv(大小：3.6GB，分辨率：3840x2160 4k 帧率25fps，码率：10Mbps），使用H.265编码方式压缩后文件大小15MB

H.265编码方式下，压缩文件：15MB，压缩率为: 15 / 3600 * 100% ≈ 0.42% H.264编码方式下，压缩率是H.265的 1/2

分辨率

SD标准清晰度：Standard Definition，FHD全高清：Full High Definition，UHD超高清：Ultra High Definition

视频分辨率：是用于度量图像内数据量多少的一个参数，通常表示成ppi。

描述分辨率的单位有：dpi（点每英寸）、lpi（线每英寸）、ppi（像素每英寸）和PPD（PPPixels Per Degree 角分辨率，像素每度）。