Video-bitrate, eenvoudig uitgelegd

Het idee, zonder vaktaal

Zie een video als een beschrijving van wat er verandert tussen frames. Bitrate is het woordbudget voor die beschrijving, uitgegeven per seconde.

Geef de encoder een ruim budget en hij kan elk blaadje aan een boom in de wind beschrijven. Geef hem een klein budget en hij moet vereenvoudigen — pixels groeperen, detail langer vasthouden dan zou moeten, snelle beweging laten uitsmeren. Dezelfde resolutie, dezelfde lengte, heel ander resultaat.

Dat is het hele concept. De rest gaat over waar dat getal vandaan komt en wat het verbruikt.

De eenheid is een zin waard, want die verwart mensen vaak. Bitrate wordt gemeten in bits per seconde, terwijl bestandsgroottes worden gemeten in bytes, en er zitten acht bits in een byte. Een video van 8 Mbps verbruikt dus ruwweg één megabyte opslag per seconde — de snelste manier om elk gegeven getal te controleren. Tien minuten bij 8 Mbps is ongeveer 600 MB, en als een tool met een grote afwijking iets anders beweert, klopt een van de twee getallen niet.

Typische waarden, en wat ze opleveren

Videos van platforms zitten meestal aan de onderkant van deze bandbreedtes, of eronder — ze comprimeren harder dan de algemene cijfers suggereren, omdat bandbreedte op hun schaal de dominante kostenpost is. Onze eigen meting van een tien minuten durende video in 1080p kwam uit op 69 MB, ruim onder de tabel, wat laat zien hoe efficiënt moderne encoding is geworden.

Zie deze bandbreedtes als richting, niet als specificatie. Wat telt is de verhouding: halveer de bitrate en het bestand halveert ongeveer mee, en vanaf een bepaald punt daaronder gaat het beeld zichtbaar achteruit.

Waarom de inhoud alles verandert

Dezelfde bitrate levert heel verschillende resultaten op, afhankelijk van wat er op het scherm gebeurt, en dit is het deel dat mensen verrast.

Compressie werkt door zichzelf niet te herhalen. Een statisch shot van iemand die praat is van frame tot frame bijna identiek, dus de encoder slaat alleen het verschil op, en dat verschil is minuscuul. Confetti, regen, een menigte, water, een handcamera in een bos: elke pixel verandert bij elk frame en er is niets om te hergebruiken.

• Makkelijk te comprimeren: mensen die tegen de camera praten, dia's, schermopnames, animatie met vlakke kleuren.
• Moeilijk te comprimeren: sport, dans, vuurwerk, gebladerte, filmkorrel, alles dat handmatig is gefilmd.

Dit is waarom een college opgenomen in 1080p een fractie kan wegen van een videoclip op dezelfde resolutie, en waarom je in de videoclip artefacten ziet.

Variabele bitrate, en waarom het getal een gemiddelde is

Moderne encoding besteedt niet gelijkmatig. Er wordt meer data gebruikt op moeilijke stukken en minder op makkelijke, daarom is een opgegeven bitrate een gemiddelde en geen constante.

Dat is een goede zaak — een vast budget zou data verspillen op een statisch shot en een snelle scène uithongeren. Het betekent ook dat de bestandsgrootte niet exact voorspeld kan worden door bitrate te vermenigvuldigen met duur, alleen benaderd.

Dit verklaart ook een veelvoorkomende observatie: de kwaliteit binnen één video is niet uniform. De rustige delen zien er uitstekend uit en de chaotische scène ziet er slechter uit, omdat de encoder precies daar zonder budget kwam te zitten waar het het hardst nodig was.

Hoe een te lage bitrate eruitziet

De symptomen herkennen is nuttiger dan het getal kennen, want je kunt ze zien zonder ook maar iets te inspecteren.

Blokvorming. Vlakke vierkanten die verschijnen in gebieden die glad zouden moeten zijn — luchten, muren, schaduwen. De encoder kwam zonder budget te zitten en groepeerde pixels die eigenlijk niet hetzelfde waren.

Uitsmeren bij beweging. Snelle beweging laat een spoor achter of wordt even brijig, om daarna weer scherp te worden zodra de scène tot rust komt. Klassiek gedrag van variabele bitrate bij een scène die het zich niet kon veroorloven.

Banding. Een verloop — een zonsondergang, een studioachtergrond — breekt in zichtbare strepen in plaats van een vloeiende overgang. Onvoldoende data om de tussenliggende tinten te beschrijven.

Detail dat komt en gaat. Tekst of fijne textuur die leesbaar is in het ene shot en brijig wordt in het volgende, omdat de omringende beweging het budget opsoupeerde.

Alle vier zijn compressie-artefacten, en alle vier verergeren als een video herhaaldelijk wordt geëncodeerd. Ze zien in een gedownload bestand betekent op zichzelf niet dat een tool het heeft verslechterd — de eigen versie van het platform kan er identiek uitzien, en de enige manier om het te weten is de twee te vergelijken.

Waar bitrate ertoe doet en waar niet

Praktische vertaling, want het concept is alleen nuttig als het een beslissing verandert.

Het doet ertoe wanneer: je kiest tussen kwaliteiten en de groottes volgen de resolutie niet; wanneer een download er ondanks de juiste resolutie slechter uitziet dan verwacht; wanneer je iets opnieuw encodeert en een instelling kiest.

Het doet er niet toe wanneer: je een kwaliteit kiest om op een telefoon te bekijken — schermgrootte overheerst; wanneer de inhoud makkelijk is, waar zelfs een lage bitrate er goed uitziet; wanneer je de eigen versie van een platform downloadt, aangezien je toch de bitrate krijgt die zij hebben gekozen.

Dat laatste punt is de praktische grens van het concept voor de meeste mensen. Je kunt geen bitrate aanvragen bij een platform. Je kiest een resolutie, en de bitrate komt erbij — daarom zijn echt gemeten groottes nuttiger dan theorie.

Audio heeft ook een bitrate, en die werkt op dezelfde manier

Het concept vertaalt zich rechtstreeks, met kleinere getallen en een schaal waar de meeste mensen al enig gevoel voor hebben.

Audio-bitrate wordt gemeten in kilobit in plaats van megabit per seconde, en platformaudio zit doorgaans tussen 128 en 192 kbps. De afweging is identiek: meer data betekent een getrouwere beschrijving van het geluid, en voorbij een bepaald punt hoort niemand meer het verschil op gewone apparatuur.

Waar het verschilt is hoeveel het van het bestand uitmaakt. In een video is audio een klein deel van het geheel — een paar megabyte tegenover tientallen. Daarom scheelt kiezen voor alleen audio, wanneer je alleen geluid nodig hebt, de download een orde van grootte in plaats van een percentage.

Dit verklaart ook iets over de kwaliteitsladder. De audiotrack wordt één keer opgeslagen en gedeeld door alle resoluties, dus het geluid is hetzelfde of je nu 360p of 1080p neemt. Alleen het beeld verandert — goed om te weten wanneer je verleid wordt tot een hogere kwaliteit voor een video die je eigenlijk vooral gaat beluisteren.

Bitrate versus codec versus resolutie

Drie getallen die voortdurend worden verward. Elk doet iets anders.

Een betere codec bereikt dezelfde kwaliteit met een lagere bitrate — dat is wat «efficiënter» betekent. Daarom kan een 1080p-bestand met een nieuwere codec kleiner zijn dan een 720p-bestand met een oudere, wat als een fout lijkt en dat niet is (de vergelijking behandelt dit).

Dus hoge resolutie met lage bitrate is de slechtste combinatie: veel pixels, onvoldoende data om ze te beschrijven, en een beeld dat blokkerig oogt ondanks een indrukwekkend label. Dat is precies wat opgeschaalde video is, en precies wat een «4K» oplevert van een bron die dat nooit was.

De omgekeerde combinatie wordt onderschat: een bescheiden resolutie met een ruime bitrate ziet er echt goed uit. Een goed geëncodeerd 720p-bestand verslaat een uitgehongerd 1080p-bestand op elk scherm, iets om te onthouden telkens wanneer het enige dat je tussen twee opties kunt vergelijken het label is.