影片壓縮方式大比拼，為什麼壓成 VBR 會更好？

筆者在完成「DVD壓很大，8片變1片」專題後，回頭想想自己對固定流量的壓縮方式還有些疑惑，在 VBR 、 ABR 、 CBR 三種壓縮方式到底有什麼不同？因此在深入研究一番後，在此向讀者分享一些心得。

VBR有其必要

基本上影片壓縮的方式可分為VBR、ABR、CBR、CQ、CRF共5種，只有VBR需要經過多次pass，其餘只要1 pass即可完成。

VBR的1st pass工作是分析影片，確認影片每一幀的「複雜度」（complexity），在分析完過整部影片後，可以算出複雜度與設定影片檔案大小的比例，然後調整這個比例，讓所每一幀得到相對應的量化區間（Qquantizer），就可以在2nd pass時，精準地控制影片的檔案大小。

ABR回家種田

ABR的好處是可以在單一pass的情況下，控制影片大小，筆者也感到疑惑，為什麼它可以在沒有分析影片的情況下，掌控輸出影片的大小。

在壓縮影片時，為了要計算動態補償，都會預先讀取「未來」的幾張畫面（通常以1/2解析度進行），以決定「現在」處理中的畫面，該如何進行動態補償。在這個過程中，可以偷偷計算影片的複雜度，並在處理完每一畫面後，將這畫面所造成的檔案大小累加，就可以即時調整往後的資料流量，以控制輸出檔案大小。

但是ABR有個限制，就是在影片開頭和結尾附近的片段，沒辦法計算得很精準。在開頭時因為不知道「中段」會發生什麼事，說不定畫面很單純，也可能是複雜度爆表，因此在開頭的部分通常不會特別調整資料流量。在結尾的部分則是因為生米煮成熟飯，如果前面已經把儲存空間用光，結尾只能隨便壓縮一番，況且也沒有足夠的預讀畫面，來計算複雜度。

CBR不切實際

要固定流量最簡單的方法，就是單純讓每一幀獲得相同的資料流量，這樣不僅可以在一開始就確定每一幀分得的可用空間，也可以100%精準地控制輸出檔案大小。首先透過公式「設定資料流量 / FPS」算出每幀可用的流量，接下來只需要單純在處理每一畫面時，調整量化區間，讓大小與預期相符，就可以達成目標。

CBR雖然十分「淺顯易懂」，但是我們無法得到最佳品質，如果流量設得太小，會造成畫質太差，設得太高又會造成影片虛胖（編碼器要把所有空間填滿）。如果不想等待2 pass的話，還不如使用CQ或CRF，只要壓縮出來的影片容量不要爆肥，大家應該都能接受吧。

測試條件

本次的測試過程中，筆者分別使用VBR、ABR、CBR等方式，將長度為2分鐘的1080p影片，轉為960 x 544解析度，使用的轉檔軟體為MeGUI，編碼器為x264。筆者會將資料流量設定為2000 kbps及800 kbps，以測試上述3種編碼方式，在高流量及低流量下的表現。

由於MeGUI沒有將CBR內建於的範本中， 因此需要手動調整x264編碼器的設定，輸入Rate Control選項中的Quantizer Compression設定值，可以改變編碼器動態調整量化區間的數值。

將Quantizer Compression設為1.0的話，編碼器就會以CQ的方式運作，將量化區間鎖定為固定值，若是將Quantizer Compression設為0.0，編碼器就會以CBR方式運作，無論畫面多複雜，都一律調整量化區間，讓檔案大小符合預期。

結果分析

由於使用VBR方式轉檔得經過2個pass的步驟，因此需要耗費更多的時間。但是可以從測試擷圖中清楚地看到，VBR能夠在相同流量下，提供更好的畫質，無論在影像的清晰度、輪廓，或是畫面雜訊上，表現都較為傑出。

在800kbps流量的樣本中，可以看到VBR的畫質非常明顯地贏過ABR、CBR，無論在畫面中央爆炸的地方，或是左側電纜線，畫面的邊緣都比較銳利，顏色也比較滑順。如果在轉檔的時間，希望能控制轉出檔案大小的話，最好還是多花一點時間，以VBR方式編碼以提升畫質。而2000kbps測試的結果，和800kbps的情況相似。

礙於篇幅限制，完整測試圖檔，請至下載「電腦王92期技研堂.zip」檔案。

▲在電纜線的部份可以清楚看到，畫面出現因動態補償而產生的典型方格雜訊，ABR的表現已經不太理想，CBR的情況更糟糕。

▲由於VBR需要跑2個Pass的關係，所以需要比較多的時間。CBR在編碼時的運算複製度不及VBR，因此速度會比較快。

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