Битрейт видеофайлаБитрейт (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.

Отнимаем еще 300MB на меню и звуковую дорожку (если у вас звук не в формате PCM, битрейт которого намного выше, и если вы не планируете создать несколько аудиодорожек) и получаем 4000MB.

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

Время видео Размер файла Время видео Размер файла
05 минут 179 MB 35 минут 1254 MB
10 минут 358 MB 40 минут 1433 MB
15 минут 538 MB 45 минут 1613 MB
20 минут 717 MB 50 минут 1792 MB
25 минут 896 MB 55 минут 1971 MB
30 минут 1075 MB 60 минут 2150 MB

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