X264码率控制总结——ABR,CQP,CRF

参考：https://blog.csdn.net/tanningzhong/article/details/51545389

  • X264 显式支持的一趟码率控制方法有：ABR, CQP, CRF. 缺省（即默认）方法是CRF。这三种方式的优先级是 ABR > CQP > CRF.

    bitrate 和 QP 都没有缺省值，一旦设置他们就表示要按照相应的码率控制方法进行编码，CRF有缺省值23，没有任何关于编码控制的设置时就按照缺省值23来编码。

    一般的使用建议：

    CQP – 不推荐使用，在一些算法验证工作中会使用这种模式。（本人编辑此文时还未理解）

    CRF – 适合在 一遍 编码质量而输出文件大小 或 码率不是太紧要的场景下使用，一般网络压片使用CRF。

    1 pass ABR – 适用于流媒体、目标码率受限的实时应用。

    2 pass VBR – 适用于有码率限制、有时间二次编码的非实时应用。

  • CQP，恒定QP. 无缺省值 (不建议使用。本人编辑此文时还未理解)

    最简单的码率控制方式，每帧图像都按照一个特定的QP来编码，每帧编码后的数据量有多大是未知的。

    连续多个 B帧 时， QP 会渐增。 QP 值越小，编码视觉质量越好。 QP=0 为无失真编码。

    相同视觉质量时，CQP编码输出的文件会比CRF模式更大。一般而言CRF都能代替CQP方法，不过CQP因为完全不需要预测所以它会运行得更快一些。

    帧的重要级别为：IDR帧 > I帧 > P帧 > 做参考的B帧 > 不做参考的B帧。QP可以依次增大。

       QPmin，默认值: 0。定义X264可以使用的最小量化值。量化值越小，输出视频质量就越好。
          
    当QP小于某一个值后，编码输出的宏块质量与原始块极为相近，这时没必要继续降低QP。

       如果开启了自适应量化器（默认开启），不建议提高QPmin的值，因为这会降低平滑背景区域的视觉质量。

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    QPmax，默认值: 51。定义X264可以使用的最大量化值。默认值51是H.264规格中可供使用的最大量化值。

    如果想要控制X264输出的最低品质，可以将此值设置的小一些。

    QPmin和QPmax在CRF，ABR方法下是有效的，过低的设置QPmax，可能造成ABR码率控制失败。不建议调整这个参数。

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    QPstep，默认值: 4。设置两帧间量化值的最大变化幅度。

    帧间QP变化，帧内宏块QP不变，输出码率未知，各帧输出视觉质量有变化（高QP低码率的情况下会更明显）。

  • CRF，恒定Rate Factor（码率系数），缺省值23

    CQP是把某个量化值作为目标，bitrate是把某个输出文件大小作为目标，而CRF则是把某个输出“视觉质量”作为目标。

    CRF可以提供跟QP 一样的视觉质量，但是文件更小，CRF是通过降低那些less important帧的质量来达到此目的的。

    less important的意思是那些过于耗费码率、难肉眼察觉的帧，比如复杂或者高速运行的场景。省下来的码率会分配给其它更有效的帧。

    它也是通过改变不同重要级别帧（I,P,B类型），以及帧内不同宏块类型（高速运动，复杂纹理，平坦区域）的QP值，以此来调整输出视觉质量。

    和QP的范围一样RF的范围也是[0,51]。其中0为无损模式，23为缺省，51质量最差。和QP一样的趋势。RF值加6，输出码率大概减少一半；减6，输出码率翻倍。

    从主观上讲，18-28是一个合理的范围，18往往被认为从视觉上看是近似无损的。

    帧间QP变化，帧内宏块QP变化，输出码率未知，各帧输出视觉质量基本恒定。

  • ABR, 恒定平均目标码率。 想要选择这种码率控制方法，必须先设置bitrate。

    X264中bitrate的单位是Kbps. --bitrate 128指的是设置目标码率为128Kbps, 这样一秒钟的数据量为 128K bit/8 = 16K Byte。

    如果输入为352x288@15fps，相当于128Kbit/(352_288_15) = 0.086比特每像素。编码后每个像素平均分配不到0.1个比特。

    与ABR相应的技术有CBR,VBR。这些码率控制技术首先都是在音频编码中采用，是解决音频编码采用什么样的比特率最优的问题。

    CBR编码码比特率基本保持恒定在目标比特率，有利于流式播放。

    CBR的缺点在于复杂场景码率不够用，简单场景码率浪费，因此编码内容的视觉质量不稳定。通常在较低比特率下，这种质量的变化会更加明显。

    VBR编码为简单场景分配较大的QP，为复杂的场景分配较小的QP，得到基本稳定的输出视觉质量。

    相对于CBR，在相同文件大小的条件下，VBR的输出结果要比CBR好的多，这有利于媒体下载和本地存储。

    VBR的缺点在于输出码流大小不可控。同时对于复杂度恒定的内容（例如新闻播音）没什么优势。

    ABR编码为简单场景分配较少的比特，从而留出足量的比特用于生成高质量的复杂部分。使得有限的比特数能够在不同的场景间合理分配，这类似于VBR。

    同时ABR分配码率，使得在一定时间内，平均码率趋近于目标码率，这样可以控制输出文件大小，这点类似于CBR。

    因此可以认为ABR是CBR和VBR的一种折中优化方案。

  • 比较这三种码率控制方式如下：
\ 视觉质量稳定性 即时输出码率 输出文件大小
CBR 不稳定 恒定 可控
VBR 稳定 变化 不可控
ABR 基本稳定 变化 可控（即时码率变化，但一段时期内平均码率趋近目标码率）