Bitrate de vídeo, explicado de forma simples

A ideia, sem jargão

Pense num vídeo como uma descrição do que muda entre fotogramas. O bitrate é o orçamento de palavras para essa descrição, gasto por segundo.

Dê ao codificador um orçamento generoso e ele consegue descrever cada folha de uma árvore ao vento. Dê-lhe um orçamento pequeno e ele tem de simplificar — agrupando píxeis, mantendo detalhe mais tempo do que devia, deixando o movimento rápido esborratar-se. Mesma resolução, mesma duração, resultado muito diferente.

Esse é todo o conceito. O resto é de onde vem o número e o que o consome.

Vale uma frase sobre a unidade, porque costuma confundir. O bitrate mede-se em bits por segundo, enquanto o tamanho do ficheiro se mede em bytes, e há oito bits por byte. Assim, um vídeo a 8 Mbps consome aproximadamente um megabyte de armazenamento por segundo — a forma mais rápida de verificar qualquer número que lhe derem. Dez minutos a 8 Mbps são cerca de 600 MB, e se uma ferramenta afirmar outra coisa com uma margem grande, um dos dois números está errado.

Valores típicos, e o que compram

O vídeo das plataformas costuma ficar no limite inferior destas faixas, ou abaixo — comprimem mais do que sugerem os números gerais, porque a largura de banda à escala delas é o custo dominante. A nossa própria medição de um vídeo de dez minutos em 1080p deu 69 MB, bem abaixo da tabela, o que mostra o quão eficiente a codificação moderna se tornou.

Trate as faixas como orientação, não especificação. O que importa é a relação: reduza o bitrate a metade e o ficheiro reduz aproximadamente a metade, e a partir de certo ponto abaixo disso a imagem sofre visivelmente.

Por que o conteúdo muda tudo

O mesmo bitrate produz resultados muito diferentes consoante o que acontece no ecrã, e é esta a parte que surpreende as pessoas.

A compressão funciona não se repetindo. Um plano estático de alguém a falar é quase idêntico de fotograma a fotograma, por isso o codificador guarda a diferença e essa diferença é mínima. Confetis, chuva, uma multidão, água, uma câmara à mão numa floresta: cada píxel muda em cada fotograma e não há nada a reaproveitar.

• Fácil de comprimir: pessoas a falar para a câmara, diapositivos, gravações de ecrã, animação de cores lisas.
• Difícil de comprimir: desporto, dança, fogo-de-artifício, folhagem, grão de película, qualquer coisa filmada à mão.

É por isso que uma aula gravada em 1080p pode pesar uma fração do que pesa um videoclipe na mesma resolução, e por isso o videoclipe é onde se veem os artefactos.

Bitrate variável, e por que o número é uma média

A codificação moderna não gasta de forma uniforme. Usa mais dados nos trechos difíceis e menos nos fáceis, por isso o bitrate indicado é uma média, não uma constante.

Isto é bom — um orçamento fixo desperdiçaria dados num plano estático e deixaria um plano rápido sem recursos. Também significa que o tamanho do ficheiro não pode ser previsto com exatidão multiplicando bitrate por duração, apenas aproximado.

Isto explica também uma observação comum: a qualidade dentro de um mesmo vídeo não é uniforme. As partes calmas ficam excelentes e a cena caótica fica pior, porque o codificador ficou sem orçamento exatamente onde mais precisava.

Como se parece um bitrate escasso

Reconhecer os sintomas é mais útil do que saber o número, porque consegue vê-los sem inspecionar nada.

Blocagem. Quadrados lisos a aparecer em áreas que deviam ser suaves — céus, paredes, sombras. O codificador ficou sem orçamento e agrupou píxeis que na verdade não eram iguais.

Esborratamento em movimento. O movimento rápido deixa um rasto ou fica papa por um instante, voltando a ficar nítido quando a cena acalma. Comportamento clássico de bitrate variável perante uma cena que não conseguiu suportar.

Faixas (banding). Um gradiente — um pôr do sol, um fundo de estúdio — quebra em faixas visíveis em vez de uma transição suave. Não há dados suficientes para descrever os passos entre tons.

Detalhe que aparece e desaparece. Texto ou textura fina que é legível num plano e fica papa no seguinte, porque o movimento em redor consumiu o orçamento.

Os quatro são artefactos de compressão, e os quatro pioram quando um vídeo é codificado repetidamente. Vê-los num ficheiro descarregado não significa por si só que uma ferramenta o degradou — a versão da própria plataforma pode parecer idêntica, e comparar as duas é a única forma de saber.

Onde o bitrate importa e onde não importa

Tradução prática, porque o conceito só é útil se mudar uma decisão.

Importa quando: está a escolher entre qualidades e os tamanhos não acompanham a resolução; quando um download parece pior do que esperado apesar da resolução certa; quando está a recodificar algo e a escolher uma definição.

Não importa quando: está a escolher uma qualidade para ver no telemóvel — o tamanho do ecrã domina; quando o vídeo é conteúdo fácil, onde até um bitrate baixo fica bem; quando está a descarregar a versão da própria plataforma, já que obtém o bitrate que eles escolheram.

Esse último ponto é o limite prático do conceito para a maioria das pessoas. Não pode pedir um bitrate a uma plataforma. Escolhe uma resolução, e o bitrate vem junto — por isso os tamanhos medidos reais são mais úteis do que a teoria.

O áudio também tem bitrate, e funciona da mesma forma

O conceito transfere-se diretamente, com números menores e uma escala com a qual a maioria das pessoas já tem alguma intuição.

O bitrate do áudio mede-se em kilobits por segundo em vez de megabits, e o áudio das plataformas costuma ficar entre 128 e 192 kbps. A troca é idêntica: mais dados significam uma descrição mais fiel do som, e a partir de certo ponto ninguém nota a diferença num equipamento normal.

Onde difere é em quanto do ficheiro representa. Num vídeo, o áudio é uma fração pequena do total — alguns megabytes contra dezenas. É por isso que escolher apenas áudio, quando só precisa do som, corta o download numa ordem de grandeza e não numa percentagem.

Também explica algo sobre a escada de qualidades. A faixa de áudio é guardada uma vez e partilhada por todas as resoluções, por isso o som é o mesmo quer escolha 360p quer 1080p. Só a imagem muda — vale a pena saber isto quando é tentado a escolher uma qualidade superior para um vídeo que na verdade vai sobretudo ouvir.

Bitrate versus codec versus resolução

Três números constantemente confundidos. Cada um faz um trabalho diferente.

Um codec melhor alcança a mesma qualidade com um bitrate menor — é isso que significa «mais eficiente». É por isso que um ficheiro em 1080p num codec mais recente pode ser mais pequeno do que um ficheiro em 720p num codec mais antigo, o que parece um erro e não é (a comparação aborda isto).

Por isso, alta resolução com baixo bitrate é a pior combinação: muitos píxeis, dados insuficientes para os descrever, e uma imagem que parece em blocos apesar de um rótulo impressionante. É exatamente o que é um vídeo escalado para cima, e exatamente o que produz um «4K» a partir de uma fonte que nunca o teve.

A combinação inversa é subestimada: uma resolução modesta com um bitrate generoso fica genuinamente bem. Um ficheiro em 720p bem codificado supera um em 1080p com bitrate escasso em qualquer ecrã, algo a lembrar sempre que a única coisa que consegue comparar entre duas opções é o rótulo.