что такое скорость передачи данных в видео

Что такое битрейт видео? Или сказ о качестве видеопотока

Здравствуйте, дорогие читатели.

Тема нашего разговора — что такое битрейт видео — будет интересна как тем, кто записывает ролики на диски или выкладывает в сеть, так и тем, кто их смотрит. Ведь от данного параметра зависит качество картинки.

В этой статье вы не только познакомитесь с термином, но и узнаете, каких видов бывает битрейт и каково его оптимальное значение для видеозаписей в разных ситуациях.

Объяснение термина

С помощью битрейта исчисляется количество бит, которые содержатся в секунде видеопотока (количество нулей и единичек). Данное понятие используется при определении эффективности передачи данных по каналу, то есть, каков должен быть его минимальный размер, чтобы ролик воспроизводился без задержек.

Чтобы вы лучше понимали, что означает данный термин, расскажу о нем без технических словечек. Итак, любой видеоролик является чередованием кадров. Для нормального восприятия человеческим глазом оптимальной частотой кадров является 24 штуки в секунду.

Если при записи видео на жесткий диск оставлять каждый кадр в первоначальном размере, то не хватит никакого места; не говоря уже о том, сколько времени потребуется, чтобы выложить его в интернет.

Давайте прикинем вместе: 1 кадр стандартного разрешения 1920 х 1080 будет весить 2 073 600 байта, то есть почти 2 Мб. В 1 секунде таких кадров 24 — получается 48 Мб. Сколько выходит в минуту? Умножаем 48 Мб на 60 с — размер минутного ролика составляет 2880 Мб, а это практически 3 Гб. Что говорить о фильме продолжительностью 1,5 часа?

Решением этой задачи является кодирование файла при помощи кодеков, то есть сжатие. Его степень и отображает битрейт, который отвечает за оптимальное соотношение качества картинки и размера видео. Ведь если его пережать, то вы получите неприятную зернистость изображения, то есть ролик будет легкий, но картинка вся в пикселях.

Виды битрейта

При сжатии видео вам дается на выбор 3 режима: постоянный, изменяющийся и усредненный. Начнем по порядку:

Измерение битрейта

Измеряется данный параметр битами в секунду. Вы привыкли исчислять в байтах? Знайте, что в одном байте содержится 8 бит. Если число получается большим, добавляются приставки «кило» (1 включает в себя 1024 бит/с), «мега» (то же количество, только килобитов), «гига» (аналогичное число в мегабитах) или «тера» (1024 гигов в 1 Тбит/с). Вместо обозначения «бит/с» чаще в интернете можно встретить другой вариант — bps.

Влияние битрейта на качество видео таково, что с ростом первого увеличивается и второе. Но возьмите во внимание, что с добавлением битов будет расти и размер файла, так как кодеку не приходится сильно ужимать запись.

Средние значения

Конечно, к каждому файлу нужно подходить индивидуально при выставлении битрейта, все же приведу вам усредненные примеры:

Еще важно: предельной цифрой для записи Blu-Ray диска является 35 mbps, а оптимальной для DVD — 9 mbps.

Как правильно задавать битрейт?

Нужно опираться на значение исходного записанного варианта. Например, если оригинал записан с битрейтом 10 mbps, то подняв значение до 30, вы добьетесь только увеличения объема файла, а картинка останется прежней.

Где посмотреть, сколько килобит имеется в секунде ролика? Открываем его свойства через меню правой кнопки мыши.

Далее переходим на вкладку «Подробно» и видим искомую цифру в пункте «Скорость передачи данных».

Также учитывайте, что для меньшего разрешения видео требуется и меньший битрейт.

Выполняем подсчет

Можно рассчитать битрейт самостоятельно. К примеру, вы собираетесь кодировать 2-часовой фильм отличного качества, чтобы записать его на DVD-диск. Объем накопителя составляет 4482 Мб, а продолжительность киноленты 7200 секунд. Ведем расчет по такой формуле: (4482\7200)х8×1000=4980 кбит\с.

Еще следует оставить примерно 200 кбит на кодировку звука и 100 кбит на создание меню. В целом, всегда для этих дел зарезайте битрейт приблизительно на 7 %. Получается, что оптимальное значение в данном случае составляет 4700 кбит\с.

Не хотите заморачиваться с подсчетами? Воспользуйтесь программой «Bitrate Calculator».

Вот ссылка на загрузка для Windows: https://yadi.sk/d/qitQMUHImy8EDg

А вот для Линукса: https://yadi.sk/d/RkzPqlXcM2f_sA

Вот вы и познакомились с тем, что такое битрейт видео. Есть еще вопросы по компьютерной теме? В наших статьях вы найдете нужные ответы.

Источник

Битрейт и его расчет

Битрейт (bit rate) — скорость потока информации за единицу времени. Обычно поток информации измеряется в битах, а время прохождения в секундах (бит/c, bps). Существуют и другие производные величины с приставками кило- и мега- (kbit/s, кбит/с, kbps, Mbit/s, Мбит/с, Mbps).

Битрейт является одним из основных параметров видео. Его значение влияет на размер и качество видеофайла. Величина битрейта прямо пропорциональна качеству и размеру файла. Чем больше величина битрейта, тем лучше его качество и больше размер файла.
Следует различать два вида скорости: максимальный битрейт — максимальное число бит, которое может пройти за единицу времени, и битрейт — пропускная способность канала без задержек.

Режимы сжатия потока данных

Постоянный битрейт
Постоянный битрейт (Constant bitrate — CBR)— кодировка потока данных, заданная пользователем и имеющая постоянное значение на всей протяженности файла. Такой режим улучшает совместимость и возможность более точного расчета, но может увеличить размер файла на выходе.

Не стоит применять такой режим при динамичных сценах (спортивные программы, фильмы жанра экшн и т.д.) и когда объекты движутся разнонаправленно.

Переменный битрейт (Variable bitrate — VBR)
Переменный битрейт — режим, при котором величина пропускаемого потока информации определяется кодеком в зависимости от сложности данного отрезка файла. Данный режим позволяет достичь наилучшего качества при оптимальном размере и предотвращает мерцание. К недостаткам этого метода можно отнести только непредсказуемость размера выходного файла и возможность несовместимости. Переменный битрейт активно применяется для записи Blu-Ray и DVD дисков, где нет ограничения в размерах файла как такового.

Усредненный битрейт (Average bitrate — ABR)
Усредненный битрейт — совокупность переменного и постоянного битрейтов, которые задает пользователь. В отличие от переменного битрейта, варьирование потока данных происходит в строгих рамках и не достигает минимальных и максимальных значений. Это позволяет намного точнее предсказать выходной размер файла, чем у VBR и повысить качество видео в динамичных сценах видео. Метод получил применение в сети. Иногда этот режим применяется для сжатия аудио.

Расчет битрейта

Освоив, что такое битрейт и разобрав режимы сжатия потока информации, мы можем приступить к самостоятельному расчету битрейта.
Ставим условия задачи:
видео: домашнее видео продолжительностью 120 минут
звук: присутствует;
меню: нужно;
носитель DVD-R (DVD+R) 4.36GB;
выходной формат: DVD (MPEG-2)

Размер DVD-R — 4.36GB = 4464MB. Размер критический, поэтому будем вести расчет из 4300MB по нескольким причинам:
1. Совсем точно рассчитать битрейт невозможно и файл может оказаться больше запланированного.
2. Все заполненное дисковое пространство иногда ведет к некорректному запуску диска.
3. Многие программы ведут перекодирование, исходя из этого значения.

4000 : (120 * 60) = 0,556Мб/сек = 0,556 * 8 = 4,444 Мбит/сек = 4,444 * 1024 = 4551Кбит/сек.

Для качественного DVD-Rip такое значение идеальное, а для MPEG-2 еле терпимое. Дело в том, что разным форматам видео для приемлемого изображения необходимо разное значение битрейта. Можете попробовать воспроизвести это видео и если там есть динамические моменты, то вы увидите на видео артефакты в виде квадратов. Из этого следует, что надо либо уменьшать длительность файла примерно до 60 минут, либо искать другие методы сжатия.

Ненадолго вернемся к истории DVD. Когда появились первые преобразователи аналогового сигнала в цифровой в виде платы захвата, было заявлено, что на DVD-R можно поместить 60 минут видео без потери качества. В заявленных презентационных данных DVD-формата максимальный битрейт мультиплексированного потока составляет 9,8 Mбит/с. Когда появились DVD-рекордеры, способные качественно оцифровывать аналоговый сигнал, то было заявлено, что рекордер способен поместить на диск до 125 минут без потери качества и до 90 минут, если вы хотите сохранить звук в формате PCM. Пробовали, проверяли, писали и с диска, и с видеокассет — визуально разницы нет даже на паузах и в покадровом режиме (если рекордер хороший).

Битрейт, который выдают рекордеры на выходе оцифрованного изображения, составляет 9000 Кбит/сек, а иногда и чуть больше. Почему математический расчет не совпадает с результатом DVD-рекордера? Наверно потому, что мы расчет проводили для постоянного битрейта, а рекордеры способны оцифровывать видео уже с переменным битрейтом и обладают соответствующими алгоритмами сжатия. Задав верхнюю границу битрейта в 9000 Кбит/сек, можно добиться хорошего изображения на отрезках видео с динамическими действиями, а на других участках этого же видео значение битрейта может достигать и 2000 Кбит/сек. Вы заметили, что при съемке видео или фото цифровым фотоаппаратом, файлы имеют разный размер? Задав исходный параметр, кодек сам выбирает значение битрейта.

Оптимальный битрейт для DVD-видео

Приняв во внимание тот факт, что на DVD-R можно записать до 120 минут видео без потери качества, зададимся вопросом — как это сделать? Рассмотрим 2 способа:
1. Если вы пользуетесь DVD-рекордером, устанавливаем режим «без потери качества» и ставим записываться. Если ваше видео длительностью 60 минут, то рекордер не будет растягивать его на 4.36GB, а «заберет» только половину свободного пространства.
2. Если вы пользуетесь платой захвата или ТВ-тюнером, то сначала выполните захват, как описано в здесь, а потом сожмите полученный файл качественной программой с современными кодеками и неоднократным проходом (хотя бы той же Freemake Video Converter) из расчета dvd5 на 120 минут (не забываем про меню).

Рассмотрим вариант, когда у вас видео небольшой длительности, и вы не собираетесь записывать его на DVD-ROM или хотите записать сразу несколько файлов MPEG-2 на один диск без потери качества. Внизу размещена таблица, рассчитанная математическим путем из расчета, что на 4464MB дискового пространства можно поместить 120 минут видео (без меню). При этом надо помнить несколько условий.
Таблица написана для файлов формата MPEG-2.
Таблица написана не для сжатого ранее видео.
Данные значения не предусматривают наличия меню.
Пользуясь разными программами, можно получить разные результаты.
Значения в таблице могут варьироваться в зависимости от содержимого видео.
Если в программе есть выбор битрейта, то надо задать «VBR» (переменный).
Значения в таблице приведены из расчета «сжатие без потери качества»

В этой статье под выражением «сжатие без потери качества» подразумевается визуальное ощущение. На самом же деле, в аналитическом варианте слово «сжатие» уже обозначает потерю качества.

Таблица расчета битрейта

Для расчета битрейта существует множество калькуляторов. Калькулятор способен определить битрейт вашего файла относительно заданных вами параметров, но далеко не каждый калькулятор скажет вам процент потери качества при конвертировании файла с этим значением битрейта.

Автор: Александр Кравченко

Источник

Оптимальная скорость интернета для просмотра видео в 4К

Содержание

Содержание

Все большее распространение получает 4К-контент — YouTube и многие стриминговые сервисы предлагают видео высокого разрешения. Наличие соответствующего монитора или телевизора — лишь одно из требований. Вам также придется убедиться, что скорости интернета будет достаточно для просмотра видео в 4К. Так какая же скорость будет оптимальной для этих задач?

Что такое 4К

В рекламе и на этикетках продукции мы часто видим иконку 4К, однако по факту далеко не все знают, какое именно разрешение подразумевается под этим шильдиком. Проблема в том, что под термин условно попадает любое разрешение, которое по горизонтали имеет приблизительно 4000 пикселей. В связи с этим существует сразу несколько стандартов 4К:

Для большинства ТВ и мониторов принят стандарт Ultra HD 4K, соответственно, картинка имеет разрешение 3840 × 2160. Однако на YouTube имеется поддержка и полноэкранных роликов с разрешением 4096 × 3072.

Так ли велика разница? На самом деле, если сравнивать Ultra HD 4K и полноэкранный формат, то путем несложных подсчетов мы получаем, что в первом случае необходимо передать информацию о 8 294 400 пикселях на кадр, а во втором — о 12 582 912 пикселях. Разница почти на треть.

Однако рассмотрим наиболее популярный формат Ultra HD 4K, поскольку большая часть техники и трансляций ориентирована именно под него.

Кодеки и битрейт

Информация об изображении — это не единственное, что передается. Помимо этого в роликах обычно имеется звуковая дорожка и различные метаданные, которые приплюсовываются к видеопотоку.

Данные определенным образом кодируются и передаются. Алгоритм «упаковки» непосредственно зависит от выбранного кодека. Кодек — это устройство или ПО, которое выполняет преобразование данных (в нашем случае кодирует и декодирует).

В большинстве стриминговых сервисов и YouTube для передачи видео используется несколько кодеков: H.264, H.265 (HEVC), VP8, VP9, AV1.

Поскольку каждый из них шифрует информацию своим способом, то и итоговый объем данных для передачи будет различаться. Параллельно учитывается и частота кадров. Например, если в секунду нужно передавать не 30, а 60 кадров, то и объем информации для передачи в среднем будет в два раза больше.

Таким образом, в зависимости от кодека, формата файла и частоты кадров для каждого видео существует свой минимальный битрейт — количество бит, передаваемых секунду. Именно этот показатель необходимо согласовывать со скоростью интернета.

Какой битрейт нужен для 4К-видео

Получается, что формат 4К далеко не определяющий. Битрейт видео зависит от множества других параметров. Как же здесь не запутаться? Для удобства пользователей, YouTube предлагает таблицу, которая показывает необходимый битрейт для каждого конкретного случая.

Если говорить о самом обычном видео 4К без эффекта HDR, то официально представлены следующие требования:

Для видео частотой до 30 к/с понадобится скорость до 45 Мбит/с. Если же вы хотите смотреть ролики частотой в 60 к/с, то необходимо выделить скорость 68 Мбит/с. Это не абсолютные показатели, а только рекомендации сервиса.

Если у вас есть телевизор или монитор с поддержкой HDR (глубина цвета 10 бит), то к такому контенту предъявляются более жесткие требования:

Таким образом, для комфортного просмотра 4К роликов с YouTube в 60 кадрах в секунду без HDR потребуется обеспечить с устройства доступ в интернет со скоростью 70 Мбит/с.

Не путайте мегабайты и мегабиты. Чтобы получить мегабайты в секунду, необходимо разделить мегабиты на 8. Например, 100 Мбит/с = 12,5 Мбайт/с

Что по поводу стриминговых сервисов

Поскольку каждый из них использует собственные параметры передачи видеопотока, то и требования различаются:

Такой низкий битрейт для 4К во многом связан с использованием кодеков H.265 (HEVC) и VP9, которые имеют одни из лучших показателей сжатия. Проблема в том, что далеко не все устройства поддерживают эти кодеки. Например, если контент требует наличия H.265, а ваш ТВ не имеет соответствующего декодера, то запустить видео не получится.

C 2020, например у Netflix, контент постепенно переориентируется на работу с кодеком AV1.

Что понадобится для просмотра 4К-контента

Зная, какой битрейт необходим для 4К-фильмов и видео, можно составить список требований к домашнему оборудованию.

Во-первых, понадобится смарт-телевизор или монитор с разрешением Ultra HD 4K. Обратить внимание следует и на то, что у каждого сервиса стриминга есть список идентификаторов 4К-совместимых ТВ. Если ваше устройство не включено в этот список, то, скорее всего, переключить качество в 4К не получится. Большинство стриминговых приложений, доступных для России, можно скачать в локальных магазинах для вашего телевизора.

Если у вас не смарт-ТВ, но при этом он имеет разрешение 4К, то можно воспользоваться смарт-приставкой. Однако обратите внимание, что ее необходимо соединять с ТВ только посредством кабеля HDMI Premium High Speed, который обладает достаточной пропускной способностью для 4К 60 FPS. Оба устройства должны поддерживать HDMI 2.0 или новее.

Если с устройствами воспроизведения проблем нет, то переходим к следующему требованию — скорости интернета. Согласно данным сервиса Speedtest на июнь 2021 средняя скорость доступа в интернет для России составляет 88,9 Мбит/с, а для мобильного — 27,2 Мбит /с.

Проводного соединения в 70–80 Мбит/с хватает для просмотра 4К контента через стриминговые сервисы, а также можно без проблем запускать 4К-ролики с YouTube в 60 к/с. Мобильного интернета также достаточно для онлайн-кинотеатров, но только если он выдает честные 25 Мбит/с.

Что по поводу спутникового интернета

В России есть несколько операторов, которые предлагают подобные услуги. В их числе Eutelsat Networks, KiteNet, StarBlazer Tandem и другие. Самые дорогие тарифы предлагают скорость до 40 Мбит/с, чего вполне хватает для просмотра 4К-фильмов на одном телевизоре через стриминговые платформы. Однако типичные скорости для спутникового интернета обычно составляют 8–16 Мбит/с, что не соответствует минимальным требованиям большинства онлайн-кинотеатров.

Если говорить о спутниковом ТВ, то количество доступных 4K-каналов у большинства операторов обычно исчисляется единицами.

Кабель или Wi-Fi: что нужно знать

При тарифе в 100 Мбит/с не стоит беспокоиться о сложностях с просмотром 4К-контента на вашем телевизоре. Однако на практике дома подключены к интернету сразу несколько устройств, причем у многих стоят два или три телевизора в разных комнатах, не говоря о мобильных гаджетах.

Оптимальный способ подключения смарт-ТВ и приставок к интернет — через кабель. Это гарантирует максимально возможную скорость доступа. Большинство современных моделей маршрутизаторов имеют LAN-порты пропускной способностью до 100 Мбит/с. При аналогичном тарифе можно без проблем смотреть 4К-контент сразу на трех телевизорах, если учесть условие, что большинству сервисов необходим канал в 25 Мбит/с. Также убедитесь, что LAN-портов хватает для всей домашней техники, включая ваш компьютер.

Если же кабель провести не удастся, то придется подключать телевизор или приставку посредством Wi-Fi. Здесь крайне важен его стандарт.

Стандарт 802.11n (Wi-Fi 4) обеспечивает до 150 Мбит/с на один передающий поток. На практике скорость соединения обычно составляет 40–70 Мбит/с в зависимости от удаленности устройства и наличия помех. Такие маршрутизаторы работают на частоте 2,4 ГГц и подойдут для пользователей, у которых есть один 4К-телевизор и несколько мобильных гаджетов, которые будут подключены беспроводным путем.

Стандарт WiFi 5 (802.11ac) предлагает на один канал скорость до 866,7 Мбит/с (при 160 МГц и модуляции 256-QAM). На практике можно без проблем получить 100–150 Мбит/с. Этого с запасом хватит на пару 4К-телевизоров и другие мобильные гаджеты. Главная проблема — рабочая частота 5 ГГц. Сигнал будет уязвим к бетонным стенам, металлическим конструкциям и даже мебели.

Тип материала

Затухание сигнала Wi-Fi, dB

Источник