視頻基礎(chǔ)-基本概念與計(jì)算

什么是視頻

視頻(Video)泛指將一系列靜態(tài)影像以電信號的方式加以捕捉才顿、紀(jì)錄、處理尤蒿、儲存郑气、傳送與重現(xiàn)的各種技術(shù)。連續(xù)的圖像變化每秒超過24幀(frame)畫面以上時腰池,根據(jù)視覺暫留原理尾组,人眼無法辨別單幅的靜態(tài)畫面忙芒;看上去是平滑連續(xù)的視覺效果,這樣連續(xù)的畫面叫做視頻讳侨。視頻Video)泛指將一系列靜態(tài)影像電信號方式加以捕捉匕争、紀(jì)錄處理爷耀、儲存傳送與重現(xiàn)的各種技術(shù)拍皮。連續(xù)的圖像變化每秒超過24(frame)畫面以上時歹叮,根據(jù)視覺暫留原理,人眼無法辨別單幅的靜態(tài)畫面铆帽;看上去是平滑連續(xù)的視覺效果咆耿,這樣連續(xù)的畫面叫做視頻。

視頻的基本組成是一張一張的圖片爹橱,那么計(jì)算機(jī)用什么來表現(xiàn)一張圖片萨螺?參考看不見我,看不見我愧驱。

視頻分辨率是什么

上面說到視頻是有一張張圖片組成慰技,那么視頻分辨率是指視頻成像產(chǎn)品所成圖像的大小或尺寸。常見的視像分辨率有352×288组砚,176×144吻商,640×480,1024×768糟红。在成像的兩組數(shù)字中艾帐,前者為圖片長度,后者為圖片的寬度盆偿,兩者相乘得出的是圖片的像素柒爸,長寬比一般為4:3.
480P : 640 x 480 個像素點(diǎn)
720P : 1280 x 720 個像素點(diǎn)
1080P : 1920 x 1080 個像素點(diǎn)
然后還需要關(guān)注每個像素點(diǎn)的存儲格式,每個像素點(diǎn)占用的字節(jié)大小事扭。

視頻幀率是什么

視頻是連續(xù)變化圖像而成視頻捎稚,那么幀率也稱為FPS(Frames Per Second)- - - 幀/秒。是指每秒鐘刷新的圖片的幀數(shù)句旱,也可以理解為圖形處理器每秒鐘能夠刷新幾次阳藻。越高的幀速率可以得到更流暢、更逼真的動畫谈撒。每秒鐘幀數(shù)(FPS)越多腥泥,所顯示的動作就會越流暢。
關(guān)于幀率有如下幾個基礎(chǔ)數(shù)據(jù):

  • 幀率越高啃匿,cpu消耗就高
  • 秀場視頻直播蛔外,一般幀率20fps
  • 普通視頻直播蛆楞,一般幀率15fps
什么是視頻編碼和解碼

前面說到視頻是由許多許多圖片組成,那么如果是高清的夹厌,每張圖片都那么大豹爹,這個視頻也就非常大,在傳輸過程中就非常的耗時矛纹,這個時候視頻編碼就來了臂聋,視頻編碼其實(shí)就是將沒一張圖片進(jìn)行壓縮,并且盡可能保證解碼的圖片的清晰度不變或南。
視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)有兩大系統(tǒng): MPEG 和ITU-T孩等,國際上制定視頻編解碼技術(shù)的組織有兩個,一個是“國際電聯(lián)(ITU-T)”采够,它制定的標(biāo)準(zhǔn)有H.261肄方、H.263、H.263+蹬癌、H.264等权她,另一個是“國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)”它制定的標(biāo)準(zhǔn)有MPEG-1、MPEG-2逝薪、MPEG-4等隅要。

常見編碼格式有:

Xvid(MPEG4)
H264 (目前最常用編碼格式)
H263
MPEG1,MPEG2
AC-1
RM董济,RMVB
H.265(目前用的不夠多)

目前最常見的視頻編碼方式的大致性能排序基本是: MPEG-1/-2 < WMV/7/8 < RM/RMVB < Xvid/Divx < AVC/H.264(由低到高拾徙,可能不完全準(zhǔn)確)。

什么是碼率

碼流(Data Rate)是指視頻文件在單位時間內(nèi)使用的數(shù)據(jù)流量感局,也叫碼率或碼流率尼啡,通俗一點(diǎn)的理解就是取樣率,是視頻編碼中畫面質(zhì)量控制中最重要的部分,一般我們用的單位是kb/s或者M(jìn)b/s询微。一般來說同樣分辨率下崖瞭,視頻文件的碼流越大,壓縮比就越小撑毛,畫面質(zhì)量就越高书聚。碼流越大,說明單位時間內(nèi)采樣率越大藻雌,數(shù)據(jù)流雌续,精度就越高,處理出來的文件就越接近原始文件胯杭,圖像質(zhì)量越好驯杜,畫質(zhì)越清晰,要求播放設(shè)備的解碼能力也越高做个。
當(dāng)然鸽心,碼率越大滚局,文件體積也越大,其計(jì)算公式是文件體積=時間X碼率/8顽频。例如藤肢,網(wǎng)絡(luò)上常見的一部90分鐘1Mbps碼率的720P RMVB文件,其體積就=5400秒×1Mbps/8=675MB糯景。
通常來說嘁圈,一個視頻文件包括了畫面(視頻)及聲音(音頻),例如一個RMVB的視頻文件蟀淮,里面包含了視頻信息和音頻信息丑孩,音頻及視頻都有各自不同的采樣方式和比特率,也就是說灭贷,同一個視頻文件音頻和視頻的比特率并不是一樣的。而我們所說的一個視頻文件碼流率大小略贮,一般是指視頻文件中音頻及視頻信息碼流率的總和甚疟。

什么是視頻格式

我們知道看視頻不只有圖像,還有聲音逃延,那么將音頻和圖像數(shù)據(jù)合起來放在一個容器中览妖,這個容器就是視頻的格式。
目前市面常見的存儲封裝格式有如下:

AVI (.avi)
ASF(.asf)
WMV (.wmv)
QuickTime ( .mov)
MPEG (.mpg / .mpeg)
MP4 (.mp4)
m2ts (.m2ts / .mts )
Matroska (.mkv / .mks / .mka )
RM ( .rm / .rmvb)
TS/PS

AVI : 可用MPEG-2, DIVX, XVID, WMV3, WMV4, AC-1, H.264
WMV : 可用WMV3, WMV4, AC-1
RM/RMVB : 可用RV40, RV50, RV60, RM8, RM9, RM10
MOV : 可用MPEG-2, MPEG4-ASP(XVID), H.264
MKV : 所有

幀率揽祥、碼率與分辨率之間關(guān)系

碼率和幀率沒有半毛錢關(guān)系
碼率關(guān)系著帶寬讽膏、文件體積
幀率關(guān)系著畫面流暢度和cpu消耗
分辨率關(guān)系著圖像尺寸和清晰度

計(jì)算一個視頻的大小

一個視頻文件的大小為5.86M,播放時長為3分7秒

  • 該文件對應(yīng)的碼率就是
    5.86 * 1024 * 1024 * 8 / (3 * 60 + 7) = 262872.95657754bps

  • 10M獨(dú)享帶寬能支撐的同時在線人數(shù)
    10 * 1024 * 1024 / 262872.95657754 = 39.889078498294

  • 支撐1000人同時在線的系統(tǒng)最少需要的帶寬數(shù)為
    262872 * 1000 / (1024 * 1024) = 250.69427490234M

10min,流量消耗41587KB
41587/10*60 = 69KB/s = 69 * 8 Kb/s = 532Kb/s
那么得到碼率就是 532Kb/s

一幀圖像大小

一幀圖像原始大小 = 寬像素 * 長像素 拄丰,當(dāng)然要考慮數(shù)據(jù)格式府树,因?yàn)閿?shù)據(jù)格式不一樣料按,大小寫也不相同奄侠,一般數(shù)據(jù)采用rgb、yuv格式垄潮,如rgb32、yuv420闷盔、yuv422等弯洗。最常用的應(yīng)當(dāng)屬于yuv420。 因此牡整,計(jì)算公式為:

文件的字節(jié)數(shù) = 圖像分辨率 * 圖像量化位數(shù)/8
圖像分辨率 = X方向的像素?cái)?shù) * Y方向的像素?cái)?shù)
圖像量化數(shù) = 二進(jìn)制顏色位數(shù)

RGB24每幀的大小是
    size=width×heigth×3 Bit

RGB32每幀的大小是
    size=width×heigth×4

YUV420每幀的大小是
    size=width×heigth×1.5 Bit

舉例說明,對于一個1024*768的圖像實(shí)際的YUV422數(shù)據(jù)流大小就為:1024 *768 * 2 = 1572864bit

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