不妨先来看两张《华尔街之狼》的电影截图,你觉得哪张的“画质”更好?% r: G2 } S3 \' A( h7 m
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《华尔街之狼》丨爱奇艺 ; m* @# Y$ q: `, Z' f
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( L/ s) P. L7 y. j! k. _+ N) Y) m4K REMUX版丨作者供图
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第一张截图来自爱奇艺“帧绮映画 4K”,第二张来自是 4K REMUX 版,REMUX 版在画质上等于官方原盘。也许你会说,第一张色彩更加艳丽,画质更好。那如果放大看一下呢?4 Z, P. J/ h: k. G( J
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2 U4 h- \( t; B/ a第一张图局部放大丨爱奇艺
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m% _* a0 |4 ?第二张局部放大丨作者供图 4 V" T1 A5 C$ N
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这下能明显看出,第二张在清晰度和细节呈现上远好于第一张。唉?这怎么跟刚猜的不一样?修过图的人知道,调高“亮度”,再“调高饱和度”,可以让一张“暗淡无光”的原片瞬间鲜活起来。但“滤镜技巧”代替不了高质量的片源,一到暗光场景,“差片”的瑕疵就暴露无疑。2 U2 F: V9 G& V' A" ?4 c
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% `$ g g8 J$ p/ b4 t《华尔街之狼》丨爱奇艺 ! A0 M% L' x/ Q0 Y) y3 x
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) H- G: W0 z, i; ?: b《华尔街之狼》丨作者供图 O7 m" G8 b! ]3 R' q: Y& u
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, ]; q7 _" T& j3 n上面的“帧绮版”明显比下面这张原盘版细节更模糊,强制提亮让噪点增多,调高饱和度也让人物肤色发红不真实。1 M s4 V3 y9 G! |4 m
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我知道你想说什么。拿流媒体片源和原盘片源比,是不是欺负人了?那我们看看同为流媒体平台的对比。
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爱奇艺“蓝光 1080P”的片源(局部放大)丨爱奇艺
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Netflix 1080P 的片源(局部放大)丨Netflix / F: u9 r- B/ a. D
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6 p* p, u+ v4 M- `5 k; b怎么 Netflix 的 1080P 就能让我看清游戏机上印的什么字,爱奇艺就糊了呢?
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怎么我的视频会员,好像开得“亏”了?我是不是被忽悠了?
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你的 4K,我的 4K,好像不一样?
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首先,先说明流媒体平台没有骗我们。他们标注的 4K、1080P 是真实的分辨率。
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一个1080P的视频,即是这视频采用逐行扫描技术,水平方向有 1920 个像素,竖直方向有 1080 个像素。主流的 4K 标准是 3840×2160 的分辨率,而电影放映行业的 4K 要达到 4096×2160。, H' N4 q8 r9 i0 a* L: S
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( u' R4 \# R1 V“分辨率”和画面的清晰度相关,但它往往被当成衡量视频清晰度第一,甚至唯一的影响要素,这不完全正确。
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% s3 O8 @( W6 h+ g, q1 O$ M. s举个例子,下面这两张小图,在不“点开放大”的情况下,我们肉眼觉得差别不大。
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一些视觉“戏法”丨作者供图 6 e" R W) M' M. c9 ?4 l
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但是将它们放大来看,第二张图已经模糊成像素块堆积。
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点开放大丨技术门户网站eyewated 9 l; s* C5 f7 Z M( K( a
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影响清晰度的不完全是分辨率丨技术门户网站eyewated , j- S6 b5 i$ [' a( [6 j
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5 P( N1 ?$ G7 E! L' b8 z5 u' R影响清晰度的并不是分辨率,因为它们分辨率是近似的,分别为 1432x956,1430x950。
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问题出在像素对色彩的还原程度上。比如桥身的颜色,都属于红棕色系,只有色彩的差异性足够大,才越清晰,否则只是同色像素堆积,“糊成一团”。
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尺寸越小,可能觉察不出什么,但等你放大,放大,再放大。: Y% n2 G s" Q# u$ k2 }+ v
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图一的桥头丨作者供图
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% r* ]. O1 V7 ~7 n" {8 r图二的桥头丨作者供图 2 }. G' I) ~6 D2 R, j, [
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差的片源在越大屏幕上体现得越明显。可以简单理解为,压缩造成了信息丢失,而最能直观反应视频压缩程度的单位是码率。
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. C$ {$ F* I- i3 a& [& W- H, J% i, H这个词一定出现过,但你忽略了。B 站在视频清晰度选项中,有“1080P 高清”和“1080P 高码率”,后者必须开大会员才能解锁。
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最能直观反应视频压缩程度的单位是码率丨B站
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. q2 m f0 J R# Y6 t9 q那么码率到底是什么?
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视频码率是数据传输时单位时间传送的数据位数,单位是 kbps 或 Mbps。单位时间内码率越大,传送的数据越多,画面的细节越丰富。7 A5 ?, {8 B4 a
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7 A% l+ o9 S3 R' U: E3 b5 Z, T这是在 Netflix 平台 1080P 分辨率下,1.37 Mbps 和 3.21Mbps 码率所呈现的画面区别。6 f( J3 H/ S% N4 T5 ^! n
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, P$ A s0 Q( w5 ~5 V+ ^在不同码率下呈现的画面丨Netflix
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(今天你是遇到我这么较真的人了!)同样是 1080P 的分辨率,6.17 Mbps 码率下呈现的画面细节更加丰富;当视频达到 4K 分辨率 11.93Mbps 码率时,创口贴上纹路清晰可见。
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码率越高,画面细节越丰富丨作者供图 # T' Z' h( r7 K- s, n- Y% n
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这解释了,为什么同是 1080P 分辨率下,游戏机上印的字锐化程度不同。爱奇艺比 Netflix 片源码率更低,每一帧图像的压缩比就更大,放大了看像素之间的色差很低,甚至没有。我们在 65 寸电视上看视频,就比在手机上更容易被“细节差距”影响到观影体验。
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- \. o9 X, }$ G% |0 B$ F% v/ j+ u; X1 U& _ 不够清晰?那我就开会员呗 0 n8 {+ F5 n5 x! F- w8 K
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但视频平台几乎不用码率来表示画面清晰度。它们用“蓝光”、“超清”、“高清”、“准高清”、“标清”来给视频分辨率“划档”。如果靠这些来分辨,那可容易被“忽悠”。首先别说,各家平台的标准不一致。分辨率 720P 在爱奇艺叫“超清”,在优酷叫“准高清”。# }9 t# w" [# A' [
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其次流媒体也并没有“定义”清晰度。其实包括 ITU(国际电信联盟)在内的很多国际组织,对于物理分辨率有公认的共识,High Definition(HD,高清分辨率)最低支持 1280 x 720,即 720P;Full High Definition(Full HD,全高清)是 1920x1080,也就是 1080P。UHD(Ultra HD,超高清)则需要达到 4K 分辨率。; t8 z3 |: t b& u1 x6 k$ f
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即便平台标注了“超清”、“蓝光”又如何?
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5 r# q$ [- f# t, \0 z此前就有网友对国内流媒体平台(播放同样标注 4K 的电影)实测出码率差距。爱奇艺在 2975kb/s,腾讯视频在 3829kb/s。B 站开会员解锁的 1080P 高码率在 2500-5000kbps 之间,4K、8K 视频码率在 10000 - 20000 kbps 之间。: J. [+ p8 F0 I
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码率差距丨图片来源狗空蓝
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1 @2 ?5 Z% I. ^8 e* }7 \; I x反观海外流媒体,Netflix 的 4K 视频根据画面不同,码率在 8000 kbps 到 20000 kbps 甚至更高;Apple TV+的 4K 普遍在 20000 kbps 及以上;HBO Max 1080P 都能达到 8000 kbps 以上,4K 也在 20000 kbps 之上。2 t1 \! G, g- U
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HBO 1080P 的平均码率和最高码率丨图片来源 ZhaiiKer
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HBO 4K HDR 码率丨作者供图 9 n, N' t4 I# _$ u- T" L) G4 c. ?
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国内的流媒体平台只是以此给自己的视频画质分了几档,让你在一提到“蓝光”时就联想到画面清晰,有质感(还有 VIP 会员)。“蓝光”本指用蓝光技术读写操作制成的光盘,并不是界定清晰度的概念,蓝光光盘的码率在 20Mbps - 36Mbps 之间,国内流媒体平台的视频也没一家能达到这个码率,硬用“蓝光”就是在“蹭”,加“偷换概念”,就像我们不会看到音乐软件上标注着“黑胶”的音源一样。' p. a9 C+ Z& N: r- X) ], M
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还有一种很会“蹭”的是 HDR,HDR 本意是代表高动态范围,与现有 SDR(标准动态范围)相比,可显示更大的亮度范围(动态范围),换言之,电影中暗部可以更暗,亮部可以更亮,色彩信息保留的也更多。7 o \$ I$ t c8 y7 ?/ [& f
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有的视频网站会标注 HDR,有的会套上一个听起来“酷炫”的词儿,比如帧绮映画。在它的介绍里,写着,“4K MAX+HDR+全景声等高品质视听体验”。: p' [3 `; N! C" e. X2 m
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( w" J# O7 x% U; Y但“真·HDR”的使用条件极其苛刻,要求从制作时就采用 HDR 技术拍摄,平台上传的片源是 HDR 片源,用户的显示设备也支持 HDR 显示。* S- s" F$ n# e$ R& X1 w
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HDR 制作流程丨图片来源艺卓显像技术(苏州)有限公司 2 G$ B) F4 L; B' G
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$ u1 a: s( V9 t1 P V如果不是 HDR 片源,靠算法“套个滤镜”转制实现“假 HDR”,强制拉高对比度只会出现文章开头那种不自然的颜色。9 E6 V% q4 G. ^8 g6 p9 @6 Z
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' T6 t% h% P! @3 M1 ?5 m' }' x3 E) T 那为啥视频网站不把码率都提高呢? u* Z: B/ p v- G
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4 S; ]1 e- y- G: J1 L% _# u% q5 V排除掉用户因为播放设备,和网速差异,带来观影体验上的差距。答案是“钱”。- N& y$ B& w8 I; b
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码率(单位时间内传输的数据越多)和文件体积成正比。文章开头提到的 4K REMUX 版《华尔街之狼》,它的码率是 62.77Mbps,片源大小约 85 GB。对于视频质量的判断,可以简单套用“bigger is better”(乔布斯说的)。
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/ ?( |: l: x) [' X! J7 ^6 u对这些流媒体平台来说,高码率的视频等同于占用更多的服务器,导致更高的带宽成本。看 B 站 2022 年第三季度财报,B 站的营业成本中,16% 是内容成本,8% 是带宽成本,5% 是人员成本。服务器可比人烧钱多了。爱奇艺也一样,带宽服务器成本直到去年才略有下降,但占比也一直不下 10%。
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像迪士尼、HBO 一样的海外流媒体,在内容和版权积累了几十年,完成“用好内容吸引用户付费”的正循环。而像 YouTube,Google 虽然从未披露其运营成本,但有分析师分析过,通过背靠 Google,YouTube 不仅有 Google 在云端和服务器领域的技术,还对全球各国众多宽带运营商议价能力极强,可以把带宽成本控制到很低。
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国内流媒体平台近年来被“诟病”很多,除了看点啥都要收费(会员专属内容越来越多),广告越来越长,可登录的设备数量越来越少,手机电视分别收费,甚至禁掉用 HDMI 直连电视。要是换个讲究点儿的观影者,还专门为电视端开了“白金会员”(以解锁更高分辨率),反而会察觉到一些在手机屏幕上体现不出的瑕疵。4 k& ~# A8 [# C( T5 y
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: s$ l+ u: u5 E8 u7 O; F那么有没有一种折中的方法,能让平台既提供好画质,又不用让视频体积过大,占用过多服务器带宽呢?
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有,研究更好的编码协议。
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冤枉他们了吗?
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8 W/ m0 ~" S/ e% p$ ~0 l一条九十分钟 1080P,24 帧的视频,理论上最大可以达到:
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% Q6 O- ~1 T2 z7 y1920×1280=2,073,600(像素)
+ t& `$ F0 L. k; R3 [$ K2073600 像素 ×24 位色=49766400 bit ≈ 5.9 MB# J7 e; L# x9 F4 Z
5.9 MB × 24(帧)× 60(秒)× 90(分钟)≈ 765 GB
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如果一条视频没有经过编码,理论上体积是非常庞大的。
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; L- j9 P3 D% j. t& k/ X# g6 O8 o( d
" P; I" b) p! \% ]+ c假设一处电影片段中,一段几秒的视频是“静态”的,画面内容没有发生变化,后期就应该对这段视频进行压缩,将体积压缩成一张图片大小。这就是编码想要做到的:识别出视频中的冗余信息,包括且不限于时间、空间、图像、视觉,最后通过技术把这冗余信息精简压缩。
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好的编码协议可以极大提高编码效率,比如 H.265 比起上一代 H.264 就能在相同画质下,码率能减少大约 39%-44%,这也就可以让文件体积和带宽减少接近一倍。在更好的编码协议面前,码率越大画质越好就不完全成立了。
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但 H.265 对平台会收取比 H.264 更高昂的专利费,同时,H.265 对剪辑设备和播放设备都有更高的配置要求,换言之,兼容性没有 H.264 那么好。3 l' k2 x' K# U/ Z2 W
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) Q" ^7 b+ E& L1 h. {在此前提下,Amazon、Apple、Netflix 等几大巨头公司在 2015 年成立了开放媒体联盟,目标就是开发免费、免专利的影像编码格式 AV1,对攻收取高昂专利费的 H.264\H.265。但能让一套编码格式推行,需要从影像编辑设备、浏览端、播放端等等都全面支持,所以目前各平台也只是在局部推行或测试 AV1 编码格式。如今主流的编码格式还是 H.264。3 s; D. D7 A4 j; F. K! N: e
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图说丨图片来源 Kotlin Multiplatform , a/ h8 Z: Y- G0 }1 i* |( F- ^
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国内也是如此。爱奇艺基于 AV1 协议自研的 QAV1 编码器在 MSU 世界视频编码器大赛中速度与压缩率同时超过了大多数 H.265 编码器,但你打开一个爱奇艺的视频下载下来看编码数据,还是采用 2003 年的 H.264 协议,最主要的原因就是用户端设备还不够兼容。4 N- ]* |: H! E8 r" _% \
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B站可以根据你播放的设备,自主选择编码格式丨B站 8 D: s. B- ~; z
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平台考虑到用户的设备兼容度,所以哪怕有更先进的技术,也只敢用最适配的协议,又想要节省带宽,只能牺牲画质。: I' n! {3 s- _# R
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去年底世界杯期间,央视等转播方第一次采用了 4K 50 帧高码率直播球赛,配合着杜比环绕声,球员们踢球时的流畅感,和球迷的助威呐喊,让多年球迷的我,第一次有了在家看球却身临其境的感觉。
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世界杯结束,我又转向流媒体看转播的英超联赛,一年 200 多的会员费带给我何种落差呢?场上的球员在电视上仿佛移动的色块,奔跑起来还有运动残影。6 @4 ^4 {2 T2 T$ l# g; G
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+ x7 E; Z& ^- p8 e5 P5 {1 R9 |这么看,不是我们网络和设备的问题,而是平台提供给我们什么的问题。5 T5 i) i$ ~4 g) ~
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' J7 r- P) x6 O参考文献
6 Q" L* p" o$ S2 l5 E @% p/ ]( n& V* b. P$ M9 t
[1] https://cloud.tencent.com/developer/article/1977858 # n" A& n' w7 Y& c' g0 i8 f# ^
[2] https://new.qq.com/rain/a/20201211A0FPKM00
( V& v, k7 {0 T$ J2 Q( Q[3] http://tech.sina.com.cn/i/2009-10-17/10583515309.shtml5 m- y( A) v' P& J, x7 I# y. m
( l$ Z0 ~& ?% y) j0 M% B
[4] https://www.bilibili.com/read/cv16013797?from=search&spm_id_from=333.337.0.0 : q& P \. G! a
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$ f" l* }. q5 E, c: T. T, B作者:糕级冻雾
8 s# m9 V, s4 H编辑:沈知涵 . n8 f5 S/ M+ j6 i% B
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