O que é a taxa de bits de 4K?

A taxa de bits de 4K mede a quantidade de dados codificados que um fluxo de vídeo 4K transporta por segundo. Um valor adequado depende do codec, da taxa de quadros, da complexidade do conteúdo, da qualidade desejada e das dimensões exatas dos quadros, como 3840 × 2160 em UHD ou 4096 × 2160 em cinema digital.

A taxa de bits é a taxa de dados codificados, e 4K indica as dimensões dos quadros; uma não determina a outra. O controle de taxa decide quantos bits cada quadro recebe, portanto a taxa necessária para uma imagem 4K aumenta com o movimento, o ruído e a taxa de quadros e diminui com um codec mais eficiente. Em uma escala adaptativa, as representações 4K ficam no topo, e o reprodutor só as seleciona quando suas medições da conexão e quaisquer limites de exibição ou decodificação que ele aplique permitem.

Não existe um único valor que defina a taxa de bits de 4K; os valores de referência publicados variam conforme a finalidade, o codec e a taxa de quadros. Para distribuição via HLS, a especificação de autoria da Apple observa que muitas escolhas de taxa de bits são possíveis e apresenta tabelas de dimensões de quadros com taxas de bits médias como referências iniciais a serem avaliadas com seu próprio conteúdo. Sua tabela HEVC tem dois níveis de 3840 × 2160, a 11.600 e 16.800 kbit/s para 30 fps (a coluna HDR tem valores maiores; reduza em cerca de 20% para 24 fps), enquanto sua tabela H.264 termina em 1920 × 1080 e, portanto, não fornece um valor H.264 para 4K. Para uploads, o YouTube recomenda 35–45 Mbit/s para 2160p SDR H.264 de 24 a 30 fps e 53–68 Mbit/s de 48 a 60 fps; esses valores descrevem o arquivo do qual você faz upload, não a distribuição aos espectadores.
Uma taxa de bits copiada de outro pipeline não traz consigo a qualidade dele. As escalas de exemplo da Apple chegam a 1920 × 1080 a 7.800 kbit/s para H.264, mas a 5.800 kbit/s para HEVC, e o guia de x264 do FFmpeg observa que uma predefinição mais lenta oferece melhor qualidade com a mesma taxa de bits. O conteúdo importa tanto quanto: a Netflix codificou 100 títulos em 1080p e constatou que alguns atingiam qualidade medida muito alta a 2.500 kbit/s ou menos, enquanto outros precisavam de 8.000 kbit/s ou mais para serem aceitáveis. Seu caso simples é uma animação com regiões uniformes e pouco movimento; seu caso exigente é uma cena de ação com movimento rápido e mais textura. Essas são medições de H.264 em 1080p que mostram a variação, não valores de referência para 4K.
Mais pixels não são automaticamente melhores com uma taxa fixa. A análise por título da Netflix, feita com escalas até 1080p, constatou que uma codificação em alta resolução pode ter qualidade inferior à de uma codificação em resolução menor com a mesma taxa de bits, e que os artefatos de compressão costumam ser mais visíveis do que a suavização causada pela redução e ampliação da imagem. Se um título não comportar 4K dentro do seu orçamento, teste uma representação de resolução menor no topo da escala. A Apple também recomenda manter algumas variantes UHD em 15 Mbit/s ou menos para maximizar a compatibilidade com dispositivos.
Para streaming, limite o pico e declare-o com precisão. O guia de x264 do FFmpeg não recomenda codificação de qualidade constante (CRF) sem limite para streaming e descreve a adição de -maxrate e -bufsize, mas alerta que a libx264 não mantém a saída estritamente nesse máximo e indica a codificação em duas passagens para um limite mais rigoroso. Em qualquer caso, essas opções limitam o fluxo de vídeo por meio de um buffer de controle de taxa e não definem o pico do HLS, portanto meça os segmentos empacotados. No HLS, o BANDWIDTH usado pelo reprodutor para calcular seu orçamento é a maior soma das taxas de bits de pico dos segmentos entre todas as combinações reproduzíveis de representações, portanto inclui o áudio e a sobrecarga do contêiner, mas não os cabeçalhos HTTP, TCP ou IP; a Apple exige que o pico medido do conteúdo sob demanda fique dentro de uma margem de 10% desse valor.

Aumente a taxa de bits de 4K quando movimentos complexos, granulação ou detalhes finos apresentarem blocos ou halos. Se o orçamento de distribuição não comportar isso, compare uma resolução menor com a mesma taxa de bits, que pode ter aparência melhor do que 4K com artefatos, e confirme a escolha nas telas de destino.

O Robot /video/encode da Transloadit tem predefinições que geram saídas de 3840 × 2160, incluindo hls/4k, que codifica H.264 para uma escala adaptativa, e web/mp4-x265/4k para HEVC em MP4. A tabela de predefinições lista o codec e a resolução de cada predefinição, mas mostra a taxa de bits de vídeo dessas duas apenas como VBR, sem um valor numérico. Qualquer valor de uma predefinição, incluindo a taxa de bits, pode ser substituído por meio do parâmetro ffmpeg do Robot, e o Robot /video/adaptive combina representações codificadas com as predefinições hls/ em um fluxo adaptativo com suas playlists.

A tabela de predefinições é exibida por versão do stack do FFmpeg e abre na versão recomendada, que não é necessariamente a padrão do Robot, portanto defina ffmpeg_stack explicitamente e leia a aba correspondente. Uma predefinição é uma configuração inicial: como a tabela não fornece uma taxa numérica para essas predefinições, meça as taxas de bits média e de pico de uma codificação de teste das suas próprias imagens antes de depender dela.

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