x264/ffmpeg码率控制

码率控制参数：
bitrate
默认：无
说明：三种可选的码率控制方法之二。设置x264使用固定目标比特率模式。固定目标比特率意味着最终文件的大小是可知的，但是目标的质量是不可知的。 x264会试图让最终文件的整体码率与给定的码率相等。参数的量纲为kilobits/sec（8bit = 1byte）。
通常这个选项和–pass选项配合进行2趟编码。
这个选项和 –qp和–crf是互斥的，三者只能选一个。
参见：–qp, –crf, –ratetol, –pass, –stats
-b bitrate 设置比特率，缺省200kb/s
-maxrate bitrate设置最大视频码率容忍度
-minrate bitreate 设置最小视频码率容忍度
-bufsize size 设置码率控制缓冲区大小
-bufsize (FFmpeg)

Depends on the profile level of the video being encoded. Set only if you're encoding for a hardware device.

ffmpeg -i input -c:v libx264 -crf 20 -maxrate 400k  -bufsize 1835k  

这将会有效的将crf值锁定在20，但是如果输出码率超过400kbps，在这种情况下编码器会将质量降低到低于crf 20。

x264的三种码率控制模式

三种模式为：
qp模式...bitrate模式..crf模式
下面挨个解释一下..需要注意的是三种码率控制方法不能共存，有其一不能有另外两个！
qp模式
即为固定量化值（Constant Quantizer）模式来编码视频..需要注意的是这里的量化参值为P帧的量化值..I 帧（IDR帧）和B帧的量化值又由ipratio和bpratio参数来确定..不过通常这两个参数无需手动设置。
简单点说qp模式就是：相对于压缩前的原视频来说..每一个 P 帧 ..I 帧 .. B帧都会固定的损失一部分质量..损失判定是固定的.但由于I P B帧的插入是不确定的..所以最终文件的大小是无法确定的。
设置为qp0时将产生无损的画面输出（输出文件一般会比源文件大出数倍以上）..并且相同视觉质量时..qp模式压出的视频文件比crf模式大。
bitrate模式
即为固定目标码率模式（固定目标比特率模式），x264会试图让最终文件的整体码率与给定的码率相等，这会使最终文件的大小是确定的，适用于精确控制体积，但由于这是一次编码，所以画质上不如同等体积的crf，故一般配合pass参数使用。
crf模式
即固定Ratefactor模式..如果说QP是固定量化器，bitrate是固定文件最终大小，那么crf则是则是固定“肉眼质量”，crf可以提供跟QP一样的视觉的质量..但是文件更小。
crf是通过降低那些“不那么重要”的帧的质量做到这一切的~，“不那么重要”意思是过于耗费码率又难以用肉眼察觉的帧....省下来的码率会用在其它更有效的帧里。
其实crf就是一个浮动qp模式，其按照特定的标准，根据人眼的需求，给予每帧不同的qp值 ，但玩好crf模式..和aq..psy..qcomp等参数都脱不开关系。

需要注意的是crf模式无法预测最终文件体积。

在VBR和ABR情况下，可以设置vbv-maxrate和vbv-bufsize（很多情况下设置为vbv-maxrate = vbv-bufsize = bitrate，注意vbv-bufsize的量纲是不同，即最大缓存1s的数据）。
在RC_ABR码率控制方法下，如果vbv-maxrate == bitrate这时候其实进行的是CBR码率控制方法，encoder力争控制每一帧输出都稳定在bitrate上。
如果设置vbv-maxrate则vbv-bufsize必须设置，否则会提示"VBV maxrate specified, but no bufsize, ignored"， vbv-maxrate会被改回为0。
如果设置vbv-bufsize而vbv-maxrate没有设置，则会提示"VBV maxrate unspecified, assuming CBR"，vbv-maxrate会被设为bitrate，此时进行CBR编码。
一般设置为 vbv-maxrate = vbv-bufsize = a*bitrate。
a=0，不启用VBV机制，编码性能最好，适用于硬盘文件编码；但它输出的码率波动性大，有可能某些帧的比特数过高，不适用于有实际带宽限制的流媒体传输。
0
a=1，等于CBR，CBR是一种复杂和平滑场景都不大讨好的码率控制方法，一般不采用这一方法。
a>1，对每帧数据有限制，但又可以暂时超过平均码率，适用于流媒体传输。
对于某些特殊场景编码，例如电脑屏幕编码，它的特点是I帧纹理细节丰富，编码数据极大，P帧变化很小或者根本没变化，p帧数据很小。
这种情况，如果不设置vbv参数（保持缺省值0），I帧数据压不下来，码流会周期性的高低变动；有可能造成网络拥塞，数据包丢失，解码端花屏。
如果设置a=1，I帧得到限制，可以压下来，但编码质量下降太多，主观质量差。
因此需要根据网络设置成a>1，使得I帧可以暂时有限度的大于平均码率，而P帧编码时候还能把平均码率降下来。

ffmpeg多种码率控制方式的实现

 视频编码器常用的码率控制方式包括abr(平均码率)，crf（限制码率），cqp（固定质量），ffmpeg中AVCodecContext显示提供了码率大小的控制参数，但是并没有提供其他的控制方式。ffmpeg中码率控制方式分为以下几种情况：
1.如果设置了AVCodecContext中bit_rate的大小，则采用abr的控制方式；
2.如果没有设置AVCodecContext中的bit_rate，则默认按照crf方式编码，crf默认大小为23（此值类似于qp值，同样表示视频质量）；
3.如果用户想自己设置，则需要借助av_opt_set函数设置AVCodecContext的priv_data参数。下面给出三种控制方式的实现代码：
    .......
    int bpsValue;                       //码流控制方式的对应值
    int bpsMode;                        //码流控制方式，0表示平均码率(abr)，1表示固定码率(crf)，2表示固定质量（cqp）
    AVCodecContext* pCodecCtx;
    .......
    
    //码率控制方式
    string modeValue = int2String(bpsValue);
    switch (bpsMode) {
    case 0:
        pCodecCtx->bit_rate = bpsValue*1000;
        break;
    case 1:
        av_opt_set(pCodecCtx->priv_data,"crf",modeValue.c_str(),AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
        break;
    case 2:
        av_opt_set(pCodecCtx->priv_data,"qp",modeValue.c_str(),AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
        break;
    default:
        pCodecCtx->bit_rate = bpsValue;
        break;

    }

其他影响码率的参数

x264		ffmpeg		说明
命令行	字段	命令行	字段
qmax	i_qp_max		qmax	mb_qmax的替代，最大的量化因子。取值范围1-51。建议在10-30之间。
qpstep qp-step	i_qp_step		max_qdiff	最大的在帧与帧之间进行切变的量化因子的变化量。
qcomp	f_qcompress		qcompress	量化器压缩比率0-1.越小则比特率越趋于固定，但是越高量化器参数越固定。
min	i_qp_min		qmin	mb_qmin的替代，最小的量化因子。取值范围1-51。建议在10-30之间。

-qscale q 使用固定的视频量化标度(VBR)

-qdiff q 量化标度间最大偏差 (VBR)

-qblur blur 视频量化标度柔化(VBR)

-qcomp compression 视频量化标度压缩(VBR)

-rc_init_cplx complexity 一遍编码的初始复杂度

-b_qfactor factor 在p和b帧间的qp因子

-i_qfactor factor 在p和i帧间的qp因子

-b_qoffset offset 在p和b帧间的qp偏差

-i_qoffset offset 在p和i帧间的qp偏差