音视频基础：分辨率、码率、帧率之间关系

基础

人类视觉系统

分辨率

1. 像素： 是指由图像的小方格组成的，这些小方块都有一个明确的位置和被分配的色彩数值，小方格颜色和位置就决定该图像所呈现出来的样子；可以将像素视为整个图像中不可分割的单位或者是元素；像素没有实际的物理尺寸；

2. 图像： 人对视觉感知的物质再现，人类视觉的基础；是静态的 。从技术领域分析，更多指的是“数字图像”；

3. 视频： 在时间轴上连续的图像叫做视频，是动态的，本质依旧是图像，所以又称运动图像；

4. 分辨率： 指图像中存储的信息量，是横向x纵向的像素点个数，分辨率的单位为PPI(Pixels Per Inch)，通常叫做像素每英寸；一般在音视频领域用横向像素个数 x 纵向像素个数表示分辨率，比如 1920px X 1080px，在平面设计中，以 PPI 来度量；如下图一些常见的分辨率以及对应的缩写名，根据长宽比可以分为 16:9、4:3、5:4等等。
   

5. 屏幕尺寸/输出分辨率： 即屏幕对角线的长度表示屏幕的尺寸，一般用英寸来表示，比如 5 英寸；即设备分辨率（DPI），又称输出分辨率；知道屏幕的长和宽，利用勾股定理就可以算出来屏幕尺寸；1 英寸（inch）= 2.54 厘米（cm）；
   

6. 屏幕尺寸与图像分辨率关系：
   

7. PPI： 屏幕像素密度，即每英寸屏幕所拥有的像素数，英文简称 PPI（pixel per inch），即在一个对角线长度为 1 英寸的正方形内所拥有的像素数；对于肉眼来说当 PPI 达到 300 以上时，就无法分辨哪个更清晰了；比如在 5 英寸屏幕上，分辨率是 1920pxX1080px，则 PPI 是约 440。

码率

1. 码率： 编码器每秒编出的数据大小，单位是 kbps，比如 500kbps 表示编码器每秒产生500kb 的数据。

2. 压缩率： 描述压缩文件的效果名，是文件压缩后的大小与压缩前的大小之比；在音视频领域通常压缩就是编码，例如编码前是 YUV 数据、编码后是 H264、H265 数据等；音视频压缩是为了更好的传输和存储，如果是裸数据 视频YUV，很难达到实际应用。
   

3. 编码格式： 即压缩方法，在音视频应用领域，可以分为H264、HEVC、AV1 等编码格式，如下图 一些主流的编码格式。
   

4. 清晰度： 清晰度指影像上各细部影纹及其边界的清晰程度；视频清晰度主要跟分辨率、码率、屏幕尺寸、PPI有关。
   

帧率

1. 帧率： 每秒播放显示多少帧图像画面；影响画面的流畅度，与画面流畅度成正比，帧率越大，画面越流畅，帧率越小，画面越有顿挫感；此外帧率也影响码率（或压缩体积），帧率越高，每秒需要的图像越多，码率也就越高，相应的体积也越大。
2. fps大于15时，主观感受差别不明显，fps低于15时，主观感受急剧下降，认为视频画面不连贯，如下图，针对不同视频，不同帧率下的主观体验。常规的视频直播基本都是 15fps-30fps，游戏直播一般达到 30fps-60fps，一般超过 75fps，99%的人是无法感受到任何差别。
   
3. 视频帧率受限于显示屏的刷新频率和机器的显卡性能；当设备性能较低时，画面容易出现撕裂效应。
   

码率与分辨适配推荐表

1. 在音视频应用领域，通常帧率FPS 都设置 15 以上。
2. 此外跟具体的编码格式也有很大关系，比如 HEVC 相同质量下比 H264码率可以节省 30%～50%。
3. 本表以 H264为编码标准，fps 设置 15。