2.2 视频的分辨率、码率、编码和帧率
分辨率
静态图像的分辨率是指以英寸为单位面积上的像素数。视频是连续的图像序列,由连续的帧构成,一帧即为一幅图像,因此视频的分辨率是指一帧图像内所包含的像素数,即一帧图像的长边像素乘以宽边像素。
常见的视频分辨率有720P、1 080P、2 K、4K。其中,720P、1 080P中的“P”,意为逐行(Progressive)扫描,表示纵向有多少行像素。比如720P(一般这样的视频被业界称为“高清”)是指在逐行扫描下达到1280像素×720像素分辨率的显示格式,而1080P(一般这样的视频被业界称为“全高清”)是指在逐行扫描下达到1920像素×1080像素分辨率的显示格式。 随着分辨率的不断提升,P前面的数字变得越来越大,为了方便,人们开始使用2K、4K来表示一些分辨率更高的“超高清”视频。2K和4K中的“K”,通常表示的是横向排列有多少个1024像素,比如2K一般是指2048像素×1080像素的分辨率,而4K则是指4096像素×2160像素的分辨率。
通常情况下,2K和4K常用于电脑剪辑;而720P和1080P视频会小一些,用于手机剪辑会更加轻松(见图2.3)。
图2.3 在导出视频时,可以对视频的分辨率进行设置
码率
码率也可以称为取样率,是指数据传输时每秒传送的数据位数,常用单位为Kbit/s(或Kbps,千位每秒)和Mbit/s(或Mbps,兆位每秒),1 Mbit/s=1024Kbit/s。
码率越高,数据流精度就越高,处理出来的文件就越接近原始文件,视频的画面就越清晰,画面质量也越好。
我们在剪映专业版中导出视频时,有4个码率选项,分别为“更低”“推荐”“更高”“自定义”(见图2.4)。对于SDR(Standard-Dynamic Range,标准动态范围图像)视频来说,“更低”代表6Mbit/s,“推荐”代表16Mbit/s,“更高”代表25Mbit/s;对于HDR(High Dynamic Range,高动态范围图像)视频来说,“更低”代表10Mbit/s,“推荐”代表20Mbit/s,“更高”代表30Mbit/s。当我们将剪辑好的作品上传到视频网站上时,码率过高的视频可能会被二次压缩。如果想要将作品上传至抖音平台,码率最好控制在6Mbit/s以内,即选择“更低”,否则会启动压缩机制。
图2.4 在导出视频时,可根据要上传的平台来选择合适的视频码率
编码
编码是指对视频进行压缩或解压,或是对视频格式进行转换。压缩视频必然会导致数据损失,在数据损失最小的前提下尽量压缩视频,是视频编码的第一个研究方向;第二个研究方向是通过特定的编码方式,将一种视频格式转换为另外一种格式。
常见的编码方式有MPEG系列、H.26X系列、AVS系列(见图2.5)。
MPEG系列:由ISO(International Organization of Standardization,国际标准化组织)下属的MPEG(Moving Picture Experts Group,动态图像专家组)开发。
(1)MPEG-1第二部分:主要用于VCD,有些在线视频也使用这种格式。该编码器的体积和原有的VHS录像带的体积相当。
(2)MPEG-2第二部分:等同于H.262,主要用于DVD、SVCD以及大多数数字视频广播系统和有线分布系统。
(3)MPEG-4第二部分:可用于网络传输、广播和媒体存储,相较于MPEG-2和第一版H.263,它的压缩性能有所提升。
(4)MPEG-4第十部分:在技术上采用了和H.264相同的标准,有时候也被称作“AVC”。动态图像专家组与国际电信联盟(ITV)合作开发出了H.264/AVC标准。
H.26X系列:由国际电信联盟和国际标准化组织共同开发,包括H.261、H.262、H.263、H.264、H.265等。
图2.5 在导出视频时,可根据需求选择合适的编码
(1)H.261:主要用于早期的视频会议和视频电话产品。
(2)H.262:主要用于数字电视广播,包括陆地、海底电缆和卫星广播等。
(3)H.263:主要用于视频会议、视频电话和网络视频。
(4)H.264(或称AVC,Advanced Video Coding,高级视频编码):兼容性好,是一种更加通用的视频压缩标准,也是一种被广泛使用的高精度的视频录制、压缩和发布格式。
(5)H.265(或称HEVC,High Efficiency Video Coding,高效视频编码):是H.264的升级版,比H.264更加优化。在同样的画质和码率下,H.265比H.264占用的存储空间小,支持4K分辨率,且分辨率最高可达到8K。
AVS(Audio Video coding Standard)系列:中国自主知识产权音视频编码标准。
(1)AVS1:第一代AVS标准,包括国家标准《信息技术 先进音视频编码 第2部分:视频》和《信息技术 先进音视频编码 第16部分:广播电视视频》(简称AVS+)。AVS+的压缩效率与国际同类标准H.264/AVC最高档次(High Profile)相当。
(2)AVS2:第二代AVS标准,首要应用目标是超高清晰度视频,支持超高分辨率(4K以上)、高动态范围视频的高效压缩。AVS2的压缩效率比上一代标准AVS+和H.264/AVC提高了一倍,超过国际同类型标准HEVC/H.265。
(3)AVS3:第三代AVS标准,于2022年7月被正式纳入国际数字视频广播组织核心规范。
帧率
帧率意为每秒传输的帧数,是测量用于保存、显示动态视频的信息数量。我们说过,视频本质上是一组连续、快速显示的图像序列,视频实现传播的基础是人眼的视觉残留特性,每秒连续显示24幅以上不同的静态图像时,人眼就会感觉图像是连续运动的。因此从再现活动图像的角度来说,视频的帧率必须达到24fps以上,即每秒显示超过24帧的画面。实际上,24fps只是让视频能够流畅显示的最低值,帧率要达到50fps以上才能消除视频画面的闪烁感,此时视频显示的效果才会更流畅、细腻。目前剪映专业版可以选择的帧率有24fps、25fps、30fps、50fps、60fps(见图2.6)。
建议大家在导出时设置的帧率,尽量与原始素材的帧率保持一致。如果导出的帧率高于原始素材的帧率,既起不到补帧的作用,也不会增强画质,只会增加文件的大小;如果导出的帧率低于原始素材的帧率,会导致帧与帧之间分离过大,从而导致观感不佳。
图2.6 在导出视频时,帧率的设置尽量与原始素材保持一致