ffmpeg/x264 码率控制 分析

ffmpeg编码h264流参看： ffmpeg编码示例

x264编码h264流： x264编码示例

有效影响视频码率的参数有：

一：间接影响

1.关键帧间隔

x264		ffmpeg		说明
命令行	字段	命令行	字段
max-keyint	i_keyint_max	g	gop_size	关键帧的最大间隔帧数
min-keyint	i_keyint_min		keyint_min	关键帧的最小间隔帧数

码率∝关键帧间隔（其他参数恒定）

2分辨率

x264		ffmpeg		说明
命令行	字段	命令行	字段
resize（滤镜）	i_width	-s	width	宽
	i_height		width	长

码率∝分辨率（其他参数恒定）

3帧率

x264		ffmpeg		说明
命令行	字段	命令行	字段
fps	i_fps_num	fps	time_base.num	帧率分子/时间线分子
	i_fps_den		time_base.den	帧率分母/时间线分母

码率∝帧率（其他参数恒定）
注：    x264：i_fps_num = 15;i_fps_den= 1 ;//帧率15。

            ffmpeg：time_base.num=1;time_den=1;//帧率15。

等等视频质量的参数，无可厚非，视频质量提升，要么编码速度降低，要么码率增大。

4.B帧数

x264		ffmpeg		说明
命令行	字段	命令行	字段
b-adapt	b_bframe_adaptiv		b_frame_strategy	设定弹性B帧配置决策算法。 此设定控制x264如何决定要放置P帧或B帧。 0：停用，总是挑选B帧。 1：“快速”算法，较快。 2：“最佳”算法，较慢。
bframes	i_bframe		max_b_frames	最大b帧数

码率∝1/ b帧数（其他参数恒定）
二 直接控制

x264		ffmpeg		说明
字段	取值	字段	取值
x264_param_t->rc	264中控制码率的结构体
i_rc_method	X264_RC_CQP       0 恒定质量 X264_RC_CRF       1 恒定码率 X264_RC_ABR      2 平均码率			码率控制方式
i_qp_constant	恒定qp值,0代表无损压缩.	cqp	取值范围0到51。经常取值在20-40之间，越小质量越好,要求的码率越高。0表示无损压缩	固定量化因子。
i_qp_min i_qp_max	最小qp取值。默认10 最大。默认51	qmin qmax	取值范围0到51。经常取值在20-40之间
i_qp_step		max_qdiff		量化步长，即相邻两帧之间量化值之差的最大值
i_bitrate	码率值	bit_rate	码率值	视频大小 分辨率 建议码率 480P 720X480 1800Kbps 720P 1280X720 3500Kbps 1080P 1920X1080 8500Kbps
i_vbv_max_bitrate	最大瞬时码率，默认0	rc_max_rate	最大瞬时码率
f_rf_constant_max	是实际质量最大值
f_rf_constant	是实际质量，越大图像越花，越小越清晰。

未选择时，优先选择的顺序是 bitrate > QP > CRF，会按照该顺序排查参数，直到发现某种类型参数合法时确定类型。

1. if ( bitrate )                rc_method = ABR;  
2. else if ( qp || qp_constant ) rc_method = CQP;  
3. else                          rc_method = CRF;      

VBR（Variable Bit Rate）即 qp，动态比特率，其码率可以随着图像的复杂程度的不同而变化，因此其编码效率比较高，Motion发生时，马赛克很少。码率控制算法根据图像内容确定使用的比特率，图像内容比较简单则分配较少的码率(似乎码字更合适)，图像内容复杂则分配较多的码字，这样既保证了质量，又兼顾带宽限制。这种算法优先考虑图像质量。

CBR（Constant Bit Rate）即 bitrate ，是以恒定比特率方式进行编码，有Motion发生时，由于码率恒定，只能通过增大QP来减少码字大小，图像质量变差，当场景静止时，图像质量又变好，因此图像质量不稳定。这种算法优先考虑码率(带宽)。

 

CVBR（Constrained VariableBit Rate）即CRF,这样翻译成中文就比较难听了，它是VBR的一种改进方法。但是Constrained又体现在什么地方呢？这种算法对应的Maximum bitRate恒定或者Average BitRate恒定。这种方法的兼顾了以上两种方法的优点：在图像内容静止时，节省带宽，有Motion发生时，利用前期节省的带宽来尽可能的提高图像质量，达到同时兼顾带宽和图像质量的目的。同时i_bitrate也需要设置。

x264中 x264_param_t->rc 结构体

/* Encoder analyser parameters */
    struct
    {
        unsigned int intra;     /* intra partitions */
        unsigned int inter;     /* inter partitions */

        int          b_transform_8x8;
        int          i_weighted_pred; /* weighting for P-frames */
        int          b_weighted_bipred; /* implicit weighting for B-frames */
        int          i_direct_mv_pred; /* spatial vs temporal mv prediction */
        int          i_chroma_qp_offset;

        int          i_me_method; /* motion estimation algorithm to use (X264_ME_*) */
        int          i_me_range; /* integer pixel motion estimation search range (from predicted mv) */
        int          i_mv_range; /* maximum length of a mv (in pixels). -1 = auto, based on level */
        int          i_mv_range_thread; /* minimum space between threads. -1 = auto, based on number of threads. */
        int          i_subpel_refine; /* subpixel motion estimation quality */
        int          b_chroma_me; /* chroma ME for subpel and mode decision in P-frames */
        int          b_mixed_references; /* allow each mb partition to have its own reference number */
        int          i_trellis;  /* trellis RD quantization */
        int          b_fast_pskip; /* early SKIP detection on P-frames */
        int          b_dct_decimate; /* transform coefficient thresholding on P-frames */
        int          i_noise_reduction; /* adaptive pseudo-deadzone */
        float        f_psy_rd; /* Psy RD strength */
        float        f_psy_trellis; /* Psy trellis strength */
        int          b_psy; /* Toggle all psy optimizations */

        int          b_mb_info;            /* Use input mb_info data in x264_picture_t */
        int          b_mb_info_update; /* Update the values in mb_info according to the results of encoding. */

        /* the deadzone size that will be used in luma quantization */
        int          i_luma_deadzone[2]; /* {inter, intra} */

        int          b_psnr;    /* compute and print PSNR stats */
        int          b_ssim;    /* compute and print SSIM stats */
    } analyse;