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最近在開發(fā)過程中涉及到了視頻壓縮的需求，那么在 iOS 上怎么實現(xiàn)自定義碼率和分辨率的視頻壓縮呢？

1. 傳統(tǒng)壓縮方式

產(chǎn)品需求：不管原視頻的清晰度如何，壓縮后的視頻碼率和分辨率是一樣的。首先，iOS在AVFoundation中已經(jīng)提供了簡單的視頻壓縮方法，示例代碼如下：

正常情況下這段代碼不會出現(xiàn)任何問題，但是大家可以用下面的視頻做個測試，鏈接: https://pan.baidu.com/s/1wLVbDFtzROVPo8T1qw6MXA 密碼: ij7d。結(jié)果會發(fā)現(xiàn)原視頻分辨率1080x608，大小 90M，經(jīng)過上面的代碼壓縮后變成了分辨率960x540, 大小147M！雖然分辨率降低，但文件大小增加了！

2. 壓縮參數(shù)分析

可以使用 mediainfo 工具查看壓縮前后兩個視頻的詳細參數(shù)信息。

原視頻參數(shù)：

壓縮視頻參數(shù):

碼率：bit rate，是指單位時間內(nèi)處理的數(shù)據(jù)位數(shù)，單位是 b/s 。碼率=視頻文件大小/視頻時長。
幀率：frame rate，是指每秒鐘有多少個畫面，單位 f/s 。視頻畫面幀率高于16 時大腦就會把圖片連貫成動畫，高于24大腦就認為是非常流暢了。因此，24FPS是視頻行業(yè)的標(biāo)準。
分辨率：通常我們了解的分辨率是指圖像的高/寬像素值，嚴格意義上的分辨率是指單位長度內(nèi)的有效像素值ppi（每英寸像素Pixel per inch）。差別是，圖像的高/寬像素值和尺寸無關(guān)，但單位長度內(nèi)的有效像素值ppi和尺寸就有關(guān)了。比如，同樣Width x Height的圖片，尺寸越大ppi越小。

3. 視頻編碼標(biāo)準

根據(jù)上面的概念得出，幀率相同的情況下（壓縮前后都是30FPS），分辨率越高碼率越大，但是截圖的中的參數(shù)顯示碼率大的分辨率低。仔細對比兩個視頻的參數(shù)會發(fā)現(xiàn)唯一有區(qū)別的是 Format profile，這個參數(shù)才是問題的根源。

在介紹這個參數(shù)之前需要了解另一個概念，H264視頻編碼。所謂視頻編碼方式就是指通過特定的壓縮技術(shù)，將某個視頻格式的文件轉(zhuǎn)換成另一種視頻格式文件的方式。

如果視頻不編碼會出現(xiàn)什么后果？我們來計算一下，以原視頻為例，每秒鐘包含了30張1080x600的圖片，那一秒鐘的視頻大小應(yīng)該是 1080x60030/(102410248) = 2.3 MB. 這個視頻有3分42秒，文件大小應(yīng)該是 2.3222 = 510MB 遠超過95M。既然編碼是必須的那編碼標(biāo)準有哪些呢？

國際上制定視頻編解碼技術(shù)的組織有兩個，一個是“國際電聯(lián)（ITU-T）”，它制定的標(biāo)準有H.261、H.263、H.263+等，另一個是“國際標(biāo)準化組織（ISO）”它制定的標(biāo)準有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。

而H.264則是由兩個組織聯(lián)合組建的聯(lián)合視頻組（JVT）共同制定的新數(shù)字視頻編碼標(biāo)準，所以它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4高級視頻編碼（Advanced Video Coding，AVC）的第10 部分。所以大家在用不同工具查看同一個視頻時有時候會顯示AVC有時候會顯示H.264實際是同一種編碼方式。

4. H264 編碼詳解

而H264最大的優(yōu)勢就是低碼率情況下提供高質(zhì)量的視頻圖像，有興趣的同學(xué)新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準 — H.264/AVC。

總的來說編碼流程可以分為五部分：幀間和幀內(nèi)預(yù)測（Estimation）、變換（Transform）和反變換、量化（Quantization）和反量化、環(huán)路濾波（Loop Filter）、熵編碼（Entropy Coding）。而H264為了滿足不同設(shè)備不同場景的需要（比如直播注重實時性，存儲注重壓縮比）定義了多種編碼層次也就是Profile，官方給Profile的定義是：

The standarddefines a set of capabilities, which are referred to as profiles,targeting specific classes of applications. These are declared as a profilecode (profile_idc) and a set of constraints applied in the encoder. This allowsa decoder to recognize the requirements to decode that specific stream.

Profiles可以細分為十幾種，實際使用的主要有以下四種，

1）BaslineProfile：支持I/P 幀，只支持無交錯（Progressive）和CAVLC

2）Extended Profile：支持I/P/B/SP/SI 幀，只支持無交錯（Progressive）和CAVLC

3）MainProfile：提供I/P/B 幀，支持無交錯（Progressive）和交錯（Interlaced），也支持CAVLC 和CABAC

4）High Profile：在mainProfile 的基礎(chǔ)上增加了8x8內(nèi)部預(yù)測、自定義量化、無損視頻編碼和更多的YUV 格式；

大家對里面的術(shù)語可能不太理解，簡單介紹下。

視頻壓縮很重要的一個就是幀間預(yù)測，也就是視頻相鄰的幾幀有很大的相關(guān)性，變化不會太大，所以存在很多冗余信息，壓縮要做的就是去除這些冗余信息。幀類型主要有以下幾種

1）I幀表示關(guān)鍵幀，這一幀保留完整的畫面數(shù)據(jù)，解碼時只需要本幀數(shù)據(jù)就可以完成

2）P幀，前向預(yù)測幀，表示的是這一幀跟之前的一個關(guān)鍵幀（或P幀）的差別，解碼時需要用之前的畫面疊加上本幀定義的差別，生成最終畫面。

3）B幀是雙向預(yù)測幀，也就是B幀記錄的是本幀與前后幀的差別，要解碼B幀，不僅要取得之前的畫面，還要解碼之后的畫面，通過前后畫面的與本幀數(shù)據(jù)的疊加取得最終的畫面。B幀壓縮率高，但是解碼時比較耗費CPU 。

總結(jié)起來就是Profile 越高，壓縮比就越高，但是編碼、解碼時要求的設(shè)備性能也就越高，編碼、解碼的效率也就越低。

5. Profile 與 Level 詳解

回到之前的兩個視頻信息，profile分別是main@L3.1，high@L3.1，現(xiàn)在我們搞清楚了main和high是profile，L3.1是什么？這個是profile的碼流級別，同樣給出官方的定義：

As the term is used in the standard, a "level" is aspecified set of constraints that indicate a degree of required decoderperformance for a profile. For example, a level of support within a profilespecifies the maximum picture resolution, frame rate, and bit rate that adecoder may use. A decoder that conforms to a given level must be able todecode all bitstreams encoded for that level and all lower levels.

簡單的說level就是對每個profile的能力細分。

而3.1規(guī)定的最高標(biāo)準如下：

6. iOS 設(shè)備對 Profile 和 level 的支持情況

了解完視頻的profile和level之后，大家會有疑問，既然每種profile對設(shè)備性能的要求不同，蘋果的不同機型對各種profile支持程度是怎樣的？可以參照下面的列表：

iPhone 3GS 和更早的設(shè)備支持 Baseline Profile level 3.0 及更低的級別;
iPhone 4S 支持 High Profile level 4.1 及更低的級別;
iPhone 5C 支持 High Profile level 4.1 及更低的級別;
iPhone 5S 支持 High Profile level 4.1 及更低的級別;
iPad 1 支持 Main Profile level 3.1 及更低的級別;
iPad 2 支持 Main Profile level 3.1 及更低的級別;
iPad with Retina display 支持 High Profile level 4.1 及更低的級別;
iPad mini 支持 High Profile level 4.1 及更低的級別。