视频编码与视频封装

如果想在剪辑视频或调色时更加高效，或者，想导出体积小并且质量高的视频，就得先搞清视频编码与视频封装的概念。

先给出建议，如果不是很清楚的话，请参阅后面的内容。

1、在剪辑视频或调色时

（1）采用帧内压缩的视频编码格式。

对于Mac系统：ProPres

对于Windows系统：Cineform

（2）如果采用上述的的视频编码格式，默认会被封装为MOV文件格式。

2、导出视频用于网络传播时

（1）采用帧间压缩的视频编码格式，当前主流是H.264，未来主流应该是H.265。

（2）封装格式为MP4

（3）码率为5~10Mbps

原因是：码率越大，视频质量就越高，但文件体积也就越大。码率越小，文件体积变小，但视频质量也就越低。

一般的视频平台会将上传的1080P视频再次压缩到1.5Mbps左右的码率。所以，设置较高些的码率再导出视频，可保证上传后的视频画质。

视频封装

常见的视频文件的扩展名有.mp4、.mkv、.mov、.avi等 ，这些文件扩展名就意味着文件的封装格式。

视频封装，其实就是把所有相关信息（视频、音频、字幕、媒体信息等）打包为一个文件。比如，将H.264编码的视频和MP3编码的音频按照MP4的封装标准封装起来，这样我们看到的就是MP4格式的视频文件了。

封装格式并不影响画质，它只负责把内部的视频轨和音频轨集成在一起，并不对内容造成影响。

封装标准虽然不影响视频质量，不过，不同的封装标准依然有不同的特点。

比如，较早的AVI格式只能封装一条视频和一条音频，而且不支持流媒体播放，所以，未来，AVI格式可能会被淘汰。而MP4是目前主流的封装格式，可以封装多种多条编码的视频和音频，还可以封装字幕。

因此，某种视频文件如果不能导入到某个剪辑或调色软件中，这极大可能是封装格式的问题，或者是文件中的视频编码格式不被支持。

导出视频时，参考一下导出界面中的“估计文件大小”。如果达不到自己的要求，就需要调整分辨率、帧速率等参数了，影响最大的参数是视频编码的码率。也可以通过公式自行估算文件大小是多少MB。

 码率 × 时长（秒）÷ 8 ÷ 1024 ÷ 1024

视频编码

1、视频编码的主流标准

视频编码可以说是一个视频文件的核心所在。视频编码有两个主流标准，一个是H.26X系列。另一个是MPEG系列。

（1）H.26X系列

H.26X包括H.261、H.262、H.263、H.264、H.265。

H.261、H.262主要用在视频会议和视频电话中，而H.264编码则是被广泛使用在视频的录制与压缩上。H.265 是在H.264的基础上进一步提升了图像质量，并且在压缩率上是H.264的两倍，被普遍认为是下一代编码标准。

（2）MPEG系列

MPEG则包括MPEG-1第二部分、MPEG-2第二部分、MPEG-4第二部分、MPEG-4第十部分等。

MPEG-1第二部分主要用在VCD，而MPEG-2第二部分一般在数字电视和广播系统中应用的比较多，MPEG-4第二部分则可以用在网络传输上，在压缩性能上也比前两代高。MPEG-4第十部分与H.264的标准十分接近，两个编码组织甚至合作，为这个标准命名为H.264/AVC，这也是目前主流的编码格式，我们所看的很多视频都是采用H.264编码。

2、视频压缩

压缩是视频编码的重要组成成分。先来看看一个15秒的未压缩的1080P（帧速率25fps，位深度12）视频大小：

1920×1080×12比特/像素×25帧/秒×15秒÷8÷1024÷1024÷1024≈1GB

这还不是一个视频文件的最终大小，因为视频文件里通常会包含音频信息，尽管音频信息的体积要远远小于视频。

要使得此原始格式的视频能进行正常传输或播放，则每秒钟需要读取或传输622M比特的信息，称之为比特率，又叫码率。

1920×1080×12比特/像素×25帧/秒÷10^6≈622Mbps

这个速率，目前的网络及机械硬盘都无法承受，所以必须要对视频进行压缩。

视频压缩分为有损压缩和无损压缩两种。

无损压缩是指压缩前和解压缩后的数据完全一致，通常压缩比比较低。有损压缩意味着解压缩后的数据与压缩前的数据不一致，在压缩的过程中要丢失一些人眼和人耳所不敏感的图像或音频信息，几乎所有高压缩比的算法都采用有损压缩，这样才能达到小体积、低比特率的目标。

压缩算法主要有两大类：帧内压缩和帧间压缩。

（1） 帧内压缩

帧内（Intraframe）压缩，也称为空间压缩（Spatial Compression）。当压缩一帧图像时，仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息，这实际上与静态图像的压缩类似。帧内压缩一般达不到很高的压缩比。

由于帧内压缩时各个帧之间没有相互关系，所以压缩后的视频数据仍可以以帧为单位进行编辑，因此，帧内压缩适合在剪辑调色视频时采用。

常见使用帧内压缩的视频编码格式有：

ProRes

苹果公司推出，在苹果系统上高效优良。封装格式为QuickTime（.MOV）。

DNxHD/DNxHR

Avid公司推出，相当于Windows系统上的ProRes。封装格式为.mxf。

GoPro Cineform

当前非常高效的编码格式，可导出带有Alpha通道的视频。封装格式为QuickTime（.MOV）。

（2）帧间压缩

帧间（Interframe）压缩，也称为时间压缩（Temporal Compression），它通过比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩，由于视频中连续的帧之间具有很大的相关性，丢掉相邻帧之间的冗余量及一部分相关帧，就可以大大提高压缩比。

当然，如果这样，在解码播放视频时，需要耗费更多的电脑资源去计算出那些丢掉的信息。一般来说，这些计算出来的视频的画质肯定比不上原画质，但AI技术的来临可能改变这一结论。

帧间压缩适合在最终导出时采用。

常见使用帧间压缩的视频编码格式有：

MPEG2（DVD，已经过时）

H.264（MPEG4，当今网络传播最佳）

H.265（HEVC，尚待普及）

关于码率

码率（Bit Rate），也称比特率，或叫位速率，是单位时间内视频（或音频）的数据量，单位是bps(bit per second，位每秒），一般使用kbps（千位每秒）或Mbps（百万位每秒）。

不同的码率，决定了编码器的压缩视频的程度。反之，也是决定最终视频质量和文件大小的关键因素。

码率越低，表示压缩程度越高，画质越差。

码率越高，视频质量相对越高，视频文件也就越大。较高码率的视频在网络观看时通常需要缓存才能不卡顿，即使在本地观看，对电脑的性能也会有更高的要求。

影响码率大小的因素有：

（1）分辨率

比如，分别对1080p（1920x1080）和4K（3840x2160）的视频用5Mbps进行编码压缩，编码器会更多地压缩4K的视频从而达到5Mbps的码率，所以，画质反而比不上1080p。

附：常用视频分辨率

标清Standard Definition：640 x 480p

高清High Definition：1024 x 720p

全高清Full High Definition：1920 x 1080p

超高清Ultra High-Definition：3840 x 2160（4K）、7680 x 4320（8K）

对于高分辨率和高帧速率的视频，需要更大的码率，才能在达到标清视频相同的画质。

（2）帧速率

帧速率也一样，帧速率越大，每秒的数据量就越高，在相同码率下，压缩的程度也就越大，最终画质将越差。

（3）色彩空间位深度

位深度影响码率的原理同上。

（4）编码器

不同的编码器由于压缩算法等不同，最终的编码质量也就有差异。比如，目前使用H.264在5Mbps码率下编码，图像质量比采用其他编码器好。

即便是H.264，内部也有不同的画质级别（基线、主要、高等）选择，使用“高”配置文件可比“主要”配置文件降低10%的码率。

“基线”配置文件（Baseline profile）多应用于实时通信领域；

“主要”配置文件（Main profile）多应用于流媒体领域；

“高”配置文件（High profile）则多应用于广电和存储领域。

码率的分类

（1）CBR：静态码率（Constant Bit Rate），每一秒画面的码率都相同，适用于网络流媒体视频编码，恒定的码率可以保证视频在播放时，不会有卡顿缓冲等现象。

（2）VBR：可变码率（Variable Bit Rate），针对每一秒画面的细节多少，从而进行变化码率的视频编码，细节少的画面码率低，细节多的画面码率高。动态码率的好处是，在相同画质的前提下，可以缩小文件体积。

通常可变码率有三个常用参数：目标码率、最大码率、最小码率。目标码率代表整体的码率水平，最大码率和最小码率则表示根据视频内容可变化的码率区间。

可变码率中还有一个扫描次数的概念。扫描次数（Passes），决定了编码器在执行压缩之前对整体内容进行分析的次数。分析的次数越多，码率的变动越优化越智能，但编码的时间会增长。

码率的设置

（1）上传到网络时，应使用5M~10M或更大的码率，因为一般的视频平台都会再次压缩，较高的码率容易保证画质。

（2）传到移动设备时，可以Adobe Media Encoder等软件里的预设，建议再适当提高一点点预设中的码率值。

（3）音频的码率：原理跟视频是一致的，只不过音频的数据量相对少很多，单位通常为kbps（千位每秒）。音频码率一般大于128kbps每秒就不会有多大问题。