Постоянный квантователь в сравнении с многопроходностью

Возможно кодировать Ваш фильм, широко варьируя качество. С современными видеокодерами и небольшим сжатием перед кодированием (уменьшением размера и шумов) возможно достичь очень хорошего качества при размере 700 МБ для 90-110-минутного широкоэкранного фильма. Более того, всё, кроме самых длинных фильмов, может быть кодировано с почти безупречным качеством на 1400 МБ.

Есть три подхода при кодировании видео: постоянный битпоток (CBR), постоянный квантователь и многопроходность (ABR или усреднённый битпоток).

Сложность кадров фильма и, таким образом, число битов, нужных для их сжатия может существенно отличаться от одной сцены к другой. Современные видеокодеры могут подстраиваться под это в процессе работы и варьировать битпоток. Однако, в таких простых режимах как CBR кодеры не знают загруженность битпотока в последующих сценах и т.о. не могут превысить затребованный битпоток для больших промежутков времени. Более совершенные режимы, такие как многопроходный режим, могут учитывать статистику предыдущих проходов; это решает проблему, упомянутую выше.

Замечание:

Большинство кодеков, поддерживающих ABR кодирование, поддерживают только двупроходный режим, в то время как некоторые другие, такие как x264, Xvid и libavcodec поддерживают многопроходность, несколько улучшающую качество на каждом проходе, однако, это улучшение не измеримо и не заметно после 4-го прохода или около того. Поэтому, в данном разделе дву- и многопроходность будут использоваться взаимозаменяемо.

В каждом из этих режимов видеокодек (такой как libavcodec) разбивает видеокадр на макроблоки размером 16х16 пикселей и потом применяет квантователь к каждому макроблоку. Чем меньше квантоваль, тем лучше качество и выше битпоток. Метод, используемый видео кодером для определения того, какой квантователь использовать для данного макроблока, варьируется и подлежит тонкой настройке. (Это крайнее упрощение реального процесса, но основная концепция полезна для понимания.)

Когда Вы указываете постоянный битпоток, видеокодек будет кодировать видео, отбрасывая детали столько, сколько необходимо и настолько мало, насколько это возможно с целью оставаться ниже заданного битпотока. Если Вас действительно не волнует размер файла, Вы можете также использовать CBR и указать бесконечный битпоток. (На практике это означает значение, достаточно большое для обозначения отсутствия предела, например, 10000 Кбит.) В результате, без реального ограничения битпотока, кодек использует наименьший возможный квантователь для каждого макроблока (как указано опцией vqmin для libavcodec, равной 2 по умолчанию). Как только Вы укажите настолько низкий битпоток, что кодек будет вынужден использовать более высокий квантователь, Вы почти наверняка испортите качество Вашего видео. Чтобы избежать этого, Вам, вероятно, придётся уменьшить размеры Вашего видео, согласно методу, описанному далее в этом руководстве. В общем, Вам следует избегать CBR совсем, если Вы заботитесь о качестве.

С постоянным квантователем кодек использует для всех макроблоков один и тот же квантователь, указанный в опции vqscale (для libavcodec). Если Вы хотите рип наивысшего возможного качества, снова не взирая на битпоток, Вы можете использовать vqscale=2. Это приведёт к тому же битпотоку и PSNR (пику отношения сигнала к шуму), что и CBR с vbitrate=бесконечности и значением по умолчанию vqmin, равным 2.

Проблема с постоянным квантованием заключается в том, что кодек использует заданный квантователь вне зависимости от того, требуется это для макроблока или нет. То есть возможно использование большего квантователя для макроблока без ухудшения видимого качества. Зачем тратить биты на излишне низкий квантователь? У Вашего процессора есть столько тактов, сколько есть времени, но имеется лишь ограниченное число битов на жёстком диске.

При двупроходном кодировании первый проход создаст рип фильма так, как будто это был CBR, но сохранит лог свойств для каждого кадра. Эта информация затем будет использована во время второго прохода для принятия интеллектуальных решений о том, какой квантователь следует использовать. Во время быстрого движения или сцен с высокой детализацией с большой вероятностью будут использованы б о льшие квантователи, а во время медленного движения или сцен с низкой детализацией — меньшие. Обычно количество движения играет существенно более важную роль, чем количество деталей.

Если Вы используете vqscale=2, то Вы теряете биты. Если Вы используете vqscale=3, то Вы не получаете рип наивысшего качества. Предположим, Вы делаете рип DVD, используя vqscale=3, результат получается 1800 Кбит. Если Вы сделаете двупроходное кодирование с vbitrate=1800, получившееся видео будет обладать лучшим качеством для того же битпотока.

После того, как Вы сейчас убедились, что два прохода — это путь к действию, возникает вопрос о том, какой битпоток использовать? Ответ таков, что нет единого ответа. В идеале, Вы хотите выбрать битпоток, при котором достигается наилучший баланс между качеством и размером файла. Здесь возможны вариации в зависимости от исходного видеоматериала.

Если размер не важен, хорошей отправной точкой для рипа очень высокого качества будет 2000 Кбит +/- 200 Кбит. Для видеоматериала с быстрым движением или высокой детализацией или просто если у Вас очень разборчивый глаз, Вы можете использовать 2400 или 2600. Для некоторых DVD Вы не заметите разницы на 1400 Кбит. Хорошей идеей является экспериментирование со сценами на разных битпотоках, чтобы почувствовать разницу.

Если Вашей целью является определённый размер, Вам нужно как-нибудь вычислить битпоток. Но перед этим, Вам нужно знать, сколько места нужно зарезервировать по аудио дорожку(и), так что Вам необходимо сперва извлечь их. Вы можете рассчитать битпоток с помощью следующей формулы: битпоток = (конечный_размер_в_МБайт - размер_звука_в_МБайт) * 1024 * 1024 / длительность_в_секундах * 8 / 1000. Например, для сжатия двухчасового фильма в 702 МБ CD, с 60 МБ аудио дорожкой, битпоток видео должен составлять: (702 - 60) * 1024 * 1024 / (120*60) * 8 / 1000 = 740 кбит/сек.