什么是自适应比特率流？它如何改善视频质量？

• Z时代
• 2024-03-04
• 分类：电子

广播公司要提供一流的用户体验，就必须为全球每个用户和设备优化视频流。您的观众不太可能长期忍受质量差的流媒体——消费者对质量差的流媒体的容忍度恰好在 90 秒左右；除此之外，近 50% 的观众放弃了低质量的流媒体。

然而，大多数观众使用家庭互联网连接流式传输视频——因此，带宽和网络速度差异很大。更不用说，视频流还取决于设备的播放和处理能力。那么，广播公司如何确保为每个使用不同设备的最终用户提供一流的流媒体质量？

这就是自适应比特率流 (ABR) 的用武之地。

它允许公司为每个用户和设备优化流媒体质量，同时确保最大的效率和可用性。

在本文中，我们将深入探讨自适应比特率流式传输的工作原理以及 ABR 配置文件的组成部分，以便您可以为您的广播整合 ABR 工作流程

什么是自适应比特率流？

自适应比特率流 (ABR) 是一种允许视频播放器客户端最佳选择视频分辨率并向用户提供多个流的方法。

流媒体——或通过互联网观看直播或录制的媒体内容——涉及将视频/音频文件从远程服务器连续传输到客户端。这是将媒体内容分割成更小片段的过程，这样消费者就可以实时播放视频，而无需等待视频完全加载。

“比特率”表示数据在不同 HTTP 网络上传输的速度。流式视频的标准比特率度量表示为兆比特每秒 (Mbps)，这与视频文件的度量方式不同，即兆字节每秒 (MBps)。实际上，当我们说高比特率连接时，我们指的是高速互联网连接——因此，更流畅的流媒体体验。

使用自适应比特率流媒体，广播公司可以动态地将流媒体质量与互联网连接、可用带宽和不同设备的处理能力的波动相匹配。简而言之，流的比特率会实时自动升级和降级，以提供高质量的流媒体体验。

多码率串流

不要将 ABR 与多比特率流媒体 (MBR) 混淆，这意味着提供多个流媒体选项供广播公司相应地选择。但是，由于 MBR 流式传输不涉及相应地适应不同的网络条件，因此带宽的任何波动都可能导致缓冲时间增加。因此，它并不是所有流媒体环境的理想选择。

影响流媒体视频比特率的因素

视频流比特率是视频分辨率、编解码器、视频内容复杂性和帧率的一个特征：

1. 视频流的分辨率通常为 480p、720p、1080p 或更高，具体取决于显示屏。高分辨率表示高质量的观看体验，显示器上显示清晰、高清的图像。
2. 根据编解码器压缩原始视频数据的效率，视频质量会有所不同。通常，高质量的视频具有更高的比特率。然而，使用H.264和H.265等新时代的编解码器，可以在低比特率下产生高分辨率的图像质量。
3. 更高的帧速率与更流畅的播放成正比。有些公司需要每秒 24 帧 (fps) 才能有效显示运动，而其他公司则使用 30 到 60 fps。应该注意的是，更高的帧速率转化为更高的数据要求。

自适应比特率流式传输如何工作？

以下是如何使用 ABR 流优化视频播放以提供最佳视频质量的 3 步说明：

1. 为 ABR 准备视频

它从编码器为 ABR 流媒体准备视频开始——创建多个比特率以支持目标 ABR 流媒体配置文件（它适用于基于 HTTP 的流媒体协议）。新时代的视频编码器可以从一个源文件生成多种数字格式。

根据要求，编码的视频文件块被分割成 2 到 10 秒长的文件。

2.通过清单访问视频和比特率

视频播放器利用包含有关视频和可用比特率信息的清单，以便将播放与用户的网络连接和设备相匹配。

HTTP Live Streaming (HLS) 的清单文件是 .m3u8 播放列表，而 DASH 带有媒体呈现描述 (MPD)。

一旦视频播放器可以访问流媒体配置文件（将在后续部分讨论），它就会与内容分发网络 (CDN) 一起工作，并在视频内容在本地 Web 服务器上可用时开始播放。这进一步减少了启动时间，减少了延迟并减少了数据包丢失。

3.动态适应网络条件和可用带宽

Evert 广播公司依靠他们自己的 ABR 算法（来确定要下载的比特率以确保流畅的流媒体体验。他们通常从下载最低比特率开始，并在网络条件允许的情况下提高比特率。

虽然一些自适应播放器利用依赖于先前流的基于吞吐量的算法来决定下一个比特率，但其他播放器依赖于基于缓冲区的算法以本地缓冲区始终有足够的视频可用于播放的方式优化流。

两种算法的组合——一种混合算法——通过持续评估速度和缓冲区占用来切换比特率。

自适应比特率流配置文件

清单中包含的信息包括一组不同的参数，这些参数是为不同的设备和网络优化特定视频文件所需的。创建 ABR 流配置文件涉及将一个独特的阶梯与有关不同比特率、帧速率、视频分辨率、编解码器等的信息放在一起。

虽然一些 ABR 阶梯可以针对所有平台和网络连接普遍优化视频（例如：Apple 的固定比特率编码阶梯，后来由自适应比特率流媒体 Netflix 改进），还有其他一些也考虑了不同智能手机和智能电视的处理能力在编码时。这被称为上下文感知编码 (CAE)，并且以较低的带宽提供高质量的流而闻名。

支持视频流协议

碰巧的是，流媒体配置文件因不同的广播公司而异。这意味着将包含在不同流媒体配置文件中的流媒体协议、视频播放器和比特率取决于广播公司各自的目标。

OTT 服务通常利用HLS或 MPEG-DASH，其中 ABR 流被分割成每个 1-15 秒的视频。

基于 HTTP 的动态自适应流式传输 (DASH)

一种常用的流式编解码器不可知协议是基于 HTTP 的动态自适应流式传输 (DASH) — 或 MPEG-DASH — 它与几乎所有新时代的浏览器都兼容。应该注意的是，MPEG-DASH 不适用于 HTML5，但由于 JavaScript 和媒体源扩展 (MSE) 中的自适应比特率流，大多数视频播放器都支持它。

HTTP 实时流式传输 (HLS)

允许 ABR 流式传输的最流行的流式传输协议是与 Flash Player 兼容的实时消息传递协议 (RTMP) 。另一方面，如今大多数浏览器都支持 HTML5 视频播放器。因此，RTMP 并不总是适合 ABR 流式传输。

在这种情况下（也是大多数情况下），更优选的选项是支持 H.264 和 H.265 编解码器的 HTTP 直播流 (HLS)。HLS 自适应流式传输以减少延迟而广为人知，因为它允许将视频分割成更小的文件。

HTTP 动态流 (HDS)

HDS — 或 HTTP 动态流媒体 — 是 Adob​​e 开发的自适应比特率流媒体方法，有助于通过基于 HTTP 的连接传送 MP4 视频内容。由于 Adob​​e Flash Player 现在已停产，HDS 主要由 Adob​​e AIR 支持。

HDS 可以高效地用于点播或实时流媒体（与 Apple 设备不兼容），因为 HTTP 允许缓存 HDS 流。这通常由 CDN 执行。

微软平滑流式处理 (MSS)

MSS（或 Microsoft Smooth Streaming）是一组迎合 Microsoft 生态系统的 ABR 技术。例如，在 Windows 7 或更高版本、Microsoft 的 Silverlight、Xbox 360 等上流式传输音频或视频。

自适应比特率流式传输的优势

ABR 流式传输具有以下优势：

• 高质量的流媒体体验：ABR 在网络连接不畅的情况下有效地减少缓冲；观众可以享受无缝的流媒体体验，而不会受到不必要的干扰。
• 减少启动时间：自适应比特率流式传输以最低比特率流开始播放，因此您无需等待视频加载。
• 针对手机、平板电脑和笔记本电脑进行了高度优化：ABR 受限于设备的处理能力；尽管在这方面存在限制（如果有的话），它仍可确保流畅的流式传输。
• 支持范围广泛的 CDN 和服务器：由于 ABR 流依赖基于 HTTP 的技术进行传输，因此它们与几乎所有 Web 服务器和视频内容传输网络 (CDN)兼容。

渐进式流媒体和自适应流媒体之间的区别

渐进式视频流不应被误认为是自适应流。

尽管自适应流式传输涉及在网络条件和设备规格的情况下提供最佳视频质量，但渐进式流式传输是指通过互联网流式传输相同的视频文件（.mp4 或其他格式）。它可以配置（仅拉伸或挤压）以适应不同的设备和屏幕尺寸，但视频文件不会改变。

ABR 流利用基于 HTTP 的机制（如 MPEG DASH 和 HLS）来传输视频流，而渐进式流使用 HTTP Web 服务器而不是流媒体服务器来传输媒体。

渐进式流式传输有两个限制：

1. 如果视频文件的分辨率为 1280 x 720，而播放它的屏幕为 1920 x 1080 像素，则视频会出现拉伸和像素化。
2. 渐进式流式传输还与长时间缓冲有关，而较差的互联网连接会使情况变得更糟。

ABR 流式传输克服了这种质量和缓冲问题：

1. 由于它允许视频播放器客户端为不同的设备和屏幕尺寸配置视频，因此不会造成任何视频质量问题。
2. 其次，ABR 流式传输允许视频播放器动态适应用户的互联网速度。当连接速度较慢时，它会切换到下载较小的视频以确保不间断的流式传输。

Gumlet 支持自适应比特率流

Gumet 提供了一种简单、完全托管的解决方案，可帮助广播公司有效地为最终用户优化视频流。

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结论

随着互联网连接的动态波动、不断发展的带宽和系统性能的变化，广播公司要始终提供稳定的流媒体并不容易。然而，自适应比特率流媒体等新时代技术在帮助广播公司提供高质量流媒体同时最大限度地提高每个用户和设备的可用性方面发挥着至关重要的作用。

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常见问题

1. YouTube 使用自适应流媒体吗？

是的，YouTube 使用自适应流式传输，也称为自适应比特率流式传输。

2.什么是ABR编码器？

ABR 编码器是一种视频编码器，可动态调整视频流的比特率，以在不同带宽和设备上保持一致的视频质量体验。这允许视频以最少的缓冲进行流式传输，同时为每个用户提供尽可能最好的质量。

3. 流媒体的良好目标比特率是多少？

流式传输高清视频的目标比特率对于 1080p 视频约为 3.5 Mbps 至 6 Mbps，对于 720p 视频约为 1.5 Mbps 至 4 Mbps。对于质量较低的视频，建议使用大约 1 Mbps 的比特率。

4. 如何做自适应码流？

启用自适应比特率流式传输的最佳方法是找到一个提供 ABR 流式传输功能的在线视频平台。这些服务通常是付费的，但 YouTube 和 Netflix 等一些服务免费提供自适应比特率流媒体。

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