码率、帧率、分辨率

视频码率,帧率和分辨率到底哪一个影响电影的清晰度

码率：影响体积，与体积成正比：码率越大，体积越大；码率越小，体积越小。

码率就是数据传输时单位时间传送的数据位数,一般我们用的单位是kbps即千位每秒。也就是取样率，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，但是文件体积与取样率是成正比的，所以几乎所有的编码格式重视的都是如何用最低的码率达到最少的失真，围绕这个核心衍生出来cbr （固定码率）与vbr（可变码率），“码率”就是失真度，码率越高越清晰，反之则画面粗糙而多马赛克

帧率：影响画面流畅度，与画面流畅度成正比：帧率越大，画面越流畅；帧率越小，画面越有跳动感。如果码率为变量，则帧率也会影响体积，帧率越高，每秒钟经过的画面越多，需要的码率也越高，体积也越大。

帧率就是在1秒钟时间里传输的图片的帧数，也可以理解为图形处理器每秒钟能够刷新几次，

分辨率：影响图像大小，与图像大小成正比：分辨率越高，图像越大；分辨率越低，图像越小。

清晰度

在码率一定的情况下，分辨率与清晰度成反比关系：分辨率越高，图像越不清晰，分辨率越低，图像越清晰。

在分辨率一定的情况下，码率与清晰度成正比关系，码率越高，图像越清晰；码率越低，图像越不清晰。

带宽、帧率

例如在ADSL线路上传输图像，上行带宽只有512Kbps，但要传输4路CIF 分辨率的图像。按照常规，CIF分辨率建议码率是512Kbps，那么照此计算就只能传一路，降低码率势必会影响图像质量。那么为了确保图像质量，就必须降低帧率，这样一来，即便降低码率也不会影响图像质量，但在图像的连贯性上会有影响。

H.264

H.264是在MPEG-4技术的基础之上建立起来的，其编解码流程主要包括5个部分：帧间和帧内预测（Estimation）、变换（Transform）和反变换、量化（Quantization）和反量化、环路滤波（Loop Filter）、熵编码（Entropy Coding）。

H.264的PSNR比MPEG-4（ASP）和H.263++（HLP）明显要好，在6种速率的对比测试中，H.264的PSNR比MPEG-4（ASP）平均要高2dB，比H.263（HLP）平均要高3dB。6个测试速率及其相关的条件分别为：32 kbit/s速率、10f/s帧率和QCIF格式；64 kbit/s速率、15f/s帧率和QCIF格式；128kbit/s速率、15f/s帧率和CIF格式；256kbit/s速率、15f/s 帧率和QCIF格式；512 kbit/s速率、30f/s帧率和CIF格式；1024 kbit/s速率、30f/s帧率和CIF格式。

H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比

是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。举个例子，原始文件的大小如果为88GB，采用MPEG-2压缩标准压缩后变成3.5GB，压缩比为25∶1，而采用H.264压缩标准压缩后变为879MB，从88GB到879MB，H.264的压缩比达到惊人的102∶1！H.264为什么有那么高的压缩比？低码率（Low Bit Rate）起了重要的作用，和MPEG-2和MPEG-4 ASP等压缩技术相比，H.264压缩技术将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。

I/P/B帧

I帧:帧内编码帧，也就是关键帧或独立帧

预测帧:以I帧做为基础帧,以I帧预测P帧,再由I帧和P帧预测B帧;

B帧:双向预测内插编码帧

P帧:前向预测编码帧

除了支持P帧、B帧外，H.264还支持一种新的流间传送帧——SP帧

统计的结果表明,在间隔1~2帧的图像中,各像素只有10%以下的点,其亮度差值变化超过2%,而色度差值的变化只有1%以下

在视频压缩的过程中，I帧是图像数据压缩，是独立帧。P帧是参考I帧进行帧间图像数据压缩，不是独立帧。在压缩后的视频中绝大多数都是B/P帧，故视频质量主要由B/P帧表现出来。由于B/P帧不是独立帧，而只是保存了与邻近的I帧的差值，故实际上并不存在分辨率的概念，应该看成一个二进制差值序列。

而该二进制序列在使用熵编码压缩技术时会使用量化参数进行有损压缩，视频的质量直接由量化参数决定，而量化参数会直接影响到压缩比和码率。

视频质量可以通过主观和客观方式来表现，主观方式就是通常人们提到的视频清晰度，而客观参数则是量化参数或者压缩比或者码率。在视频源一样，压缩算法也一样的前提下比较，量化参数，压缩比和码率之间是有直接的比例关系的。

分辨率的变化又称为重新采样。由高分辨率变成低分辨率称为下采样，由于采样前数据充足，只需要尽量保留更多的信息量，一般可以获得相对较好的结果。而由低分辨率变成高分辨率称为上采样，由于需要插值等方法来补充（猜测）缺少的像素点，故必然会带有失真，这就是一种视频质量（清晰度）的损失。

传输数据量

由于网卡在网络上接收到的数据包长短不一，这些不同的包长组和必然会对接口速率造成影响。总线上传输的数据除了数据净荷，在协议层还会添加必要的协议头和尾，因此加上网络开销，传输数据量一般小≤净荷数据量* 1.3

H.264标准的关键技术

1.帧内预测编码

帧内编码用来缩减图像的空间冗余。为了提高H.264帧内编码的效率，在给定帧中充分利用相邻宏块的空间相关性，相邻的宏块通常含有相似的属性。因此，在对一给定宏块编码时，首先可以根据周围的宏块预测（典型的是根据左上角的宏块，因为此宏块已经被编码处理），然后对预测值与实际值的差值进行编码，这样，相对于直接对该帧编码而言，可以大大减小码率。

H.264提供6种模式进行4×4像素宏块预测，包括1种直流预测和5种方向预测，如图2所示。在图中，相邻块的A到I共9个像素均已经被编码，可以被用以预测，如果我们选择模式4，那么，a、b、c、d4个像素被预测为与E相等的值，e、f、g、h4个像素被预测为与F相等的值，对于图像中含有很少空间信息的平坦区，H.264也支持16×16的帧内编码。图2 帧内编码模式

2.帧间预测编码

帧间预测编码利用连续帧中的时间冗余来进行运动估计和补偿。H.264的运动补偿支持以往的视频编码标准中的大部分关键特性，而且灵活地添加了更多的功能，除了支持P帧、B帧外，H.264还支持一种新的流间传送帧——SP帧，如图3所示。码流中包含SP帧后，能在有类似内容但有不同码率的码流之间快速切换，同时支持随机接入和快速回放模式。图3 SP-帧示意图H.264的运动估计有以下4个特性。

(1)不同大小和形状的宏块分割

对每一个16×16像素宏块的运动补偿可以采用不同的大小和形状，H.264支持7种模式，如图4所示。小块模式的运动补偿为运动详细信息的处理提高了性能，减少了方块效应，提高了图像的质量。图4 宏块分割方法

(2)高精度的亚像素运动补偿

在H.263中采用的是半像素精度的运动估计，而在H.264中可以采用1/4或者1/8像素精度的运动估值。在要求相同精度的情况下，H.264使用1/4或者1/8像素精度的运动估计后的残差要比H.263采用半像素精度运动估计后的残差来得小。这样在相同精度下，H.264在帧间编码中所需的码率更小。

(3)多帧预测

H.264提供可选的多帧预测功能，在帧间编码时，可选5个不同的参考帧，提供了更好的纠错性能，这样更可以改善视频图像质量。这一特性主要应用于以下场合：周期性的运动、平移运动、在两个不同的场景之间来回变换摄像机的镜头。

(4)去块滤波器

H.264定义了自适应去除块效应的滤波器，这可以处理预测环路中的水平和垂直块边缘，大大减少了方块效应。

3.整数变换

在变换方面，H.264使用了基于4×4像素块的类似于DCT的变换，但使用的是以整数为基础的空间变换，不存在反变换，因为取舍而存在误差的问题，变换矩阵如图5所示。与浮点运算相比，整数DCT变换会引起一些额外的误差，但因为DCT变换后的量化也存在量化误差，与之相比，整数DCT变换引起的量化误差影响并不大。此外，整数DCT变换还具