码控算法

码率控制，它是编码器的一个重要模块，主要的作用就是用算法来控制编码器输出码流的大小。虽然它是编码器的一个非常重要的部分，但是它并不是编码标准的一部分，也就是说，标准并没有给码控设定规则。我们平时用的编码器的码控都是编码器程序自己实现的。

常用的码控算法主要有：VBR（动态码率）、CQP（恒定 QP）、CRF（恒定码率因子）和 CBR（恒定码率）这几种。

· VBR（Variable Bitrate，动态码率）

VBR 指的是编码器输出码率随着原始视频画面复杂度的变化不断的变化，即允许在码率统计时间内编码码率波动，从而保证编码图像质量平稳。通常当画面复杂或者说运动比较多的时候使用的码率会比较高；而当画面比较简单的时候使用的码率会比较低。VBR 主要的目标是保证视频画面质量，因此比较适合视频点播和短视频场景使用。

码率可以随着图像的复杂程度的不同而变化，因此其编码效率比较高，Motion 发生时，马赛克很少。码率控制算法根据图像内容确定使用的比特率，图像内容比较简单则分配较少的码率，图像内容复杂则分配较多的码率，这样既保证了质量，又兼顾带宽限制。这种算法在画质相同的前提下，可以缩小文件体积。

· CQP（Constant QP，固定质量参数）

CQP 从头到尾每一个画面都是用同一个 QP 值去编码：

• 在画面复杂的时候，残差比较大，相同 QP 值做量化之后的残差还是比较大的，编码之后的图像大小就会比较大。

• 而画面简单的时候，残差很小，同一个 QP 值量化之后残差可能很小，甚至都为 0 了，编码之后的大小就会很小。

每一帧图像在压缩的时候，采用相同的 QP 值。（QP 值决定了量化编码时从像素宏块的原始信息中丢弃多少信息，QP 越大压缩率越高同时质量越低，QP 越小压缩率越低同时质量越高）

· CRF（Constant Rate Factor，恒定码率因子）

使用 CBR 和 VBR 时，需要选择一个目标码率，编码器会调整视频质量以达到该目标。这种方法的问题是，如果你对所有视频片段使用了相同的码率阶梯，那么就会在容易编码的视频上浪费很多不必要的带宽。

所以，当使用 CBR 和 VBR 编码时，编码器会调整所需的视频质量进而达到目标码率。相比之下，使用 CRF 编码，选择一种目标质量，编码器会通过调整码率达到该质量水平。CRF 值分布为从 0 到 51，一般来说这个取值越小，视频帧编码质量相对越高，取值为 0 则是无损压缩。

· CBR

另外一种码控算法就是 CBR 了，它是恒定码率的。这种码控方式用户需要设置一个目标码率值给编码器。编码器在编码的时候不管图像画面复杂或简单、运动多或运动少的时候，都尽量使得输出的码率接近设置的目标码率。

这种方式非常适合 RTC 场景，因为 RTC 场景希望编码的码率跟实际预测的带宽值接近，不能超出目标码率太多，也希望能够尽量有效地利用可用带宽，不能太低于目标码率，从而尽量保证编码后图像画面清晰。

因此，在 RTC 场景中，我们会将预估带宽分出一定比例给视频数据，并将这部分带宽值当作目标码率设置给编码器。需要编码器的码控算法，能够在各种网络状况下和各种画面变化的情况下，都能使得输出的码率尽量接近于当前预估带宽得到的目标码率。