Jak obliczyć rozmiar nieskompresowanego wideo?
Nieskompresowane wideo można potraktować jak serię kolejnych obrazów bitmapowych. Najpierw obliczamy rozmiar jednej klatki, a następnie mnożymy go przez liczbę klatek przypadających na sekundę oraz czas materiału.
Jeśli klatka ma 1920 × 1080 pikseli i 24 bity na piksel, pojedynczy obraz zajmuje 49 766 400 bitów, czyli 6 220 800 bajtów. Przy 30 FPS takich klatek powstaje trzydzieści w każdej sekundzie.
Wynik rośnie bardzo szybko, ponieważ rozdzielczość, głębia oraz liczba klatek są przez siebie mnożone.
Do obliczeń dotyczących tylko jednej klatki użyj kalkulatora rozmiaru obrazu bitmapowego.
Przykład: Full HD 1920 × 1080, 24 bpp, 30 FPS
Dla Full HD liczba pikseli w jednej klatce wynosi 2 073 600. Przy 24 bpp każda klatka potrzebuje 6 220 800 bajtów surowej pamięci.
Dziesięć sekund takiego nieskompresowanego materiału przekracza 1,7 GiB. To pokazuje, dlaczego praktyczne pliki wideo są zwykle kompresowane kodekiem.
Kompresja nie jest jednak częścią tego szkolnego wzoru — tutaj liczymy pełne dane każdej klatki.
Co oznacza FPS i jak wpływa na rozmiar?
FPS oznacza liczbę klatek obrazu wyświetlanych lub zapisywanych w jednej sekundzie. 25 FPS oznacza 25 klatek na sekundę, 30 FPS — 30, a 60 FPS — 60.
Jeżeli rozdzielczość, bpp i czas nie zmieniają się, podwojenie FPS dokładnie podwaja ilość nieskompresowanych danych.
Podobnie materiał 120 FPS generuje cztery razy więcej surowych danych niż 30 FPS.
W zadaniu szkolnym FPS należy traktować jako mnożnik liczby pełnych klatek przypadających na każdą sekundę.
Rozdzielczość 720p, Full HD i 4K – ile pikseli ma klatka?
| Przykład | Rozdzielczość | Piksele/klatkę |
|---|---|---|
| HD 720p | 1280 × 720 | 921 600 |
| Full HD | 1920 × 1080 | 2 073 600 |
| QHD | 2560 × 1440 | 3 686 400 |
| UHD 4K | 3840 × 2160 | 8 294 400 |
UHD 4K ma dokładnie cztery razy tyle pikseli co Full HD: dwukrotnie większa szerokość i dwukrotnie większa wysokość dają 2 × 2 = 4 razy więcej pikseli.
Przy tym samym bpp i FPS oznacza to również czterokrotnie większy strumień nieskompresowanych danych.
Nie należy porównywać samych liczb 2160 i 1080 — istotny jest iloczyn szerokości i wysokości.
Bity na piksel – 24 bpp, 32 bpp i głębia kanałów
W najprostszym modelu szkolnym każda klatka ma określoną liczbę bitów przypadających na jeden piksel. 24 bpp można otrzymać z trzech kanałów RGB po 8 bitów, a 32 bpp np. z czterech kanałów po 8 bitów.
Zmiana 24 bpp na 48 bpp podwaja rozmiar jednej klatki i całego nieskompresowanego materiału.
Kalkulator umożliwia wpisanie bpp bezpośrednio albo obliczenie go z liczby kanałów i głębi kanału.
W rzeczywistych formatach wideo często stosuje się inne sposoby reprezentacji koloru oraz chroma subsampling. Ten kalkulator celowo ich nie uwzględnia, aby odpowiadać prostym zadaniom o pełnych danych pikselowych.
Dlaczego plik H.264 lub H.265 jest znacznie mniejszy?
Wzór używany przez ten kalkulator zakłada zapis każdej pełnej klatki bez kompresji. Kodeki wideo wykorzystują natomiast podobieństwa wewnątrz klatki i pomiędzy kolejnymi klatkami, dzięki czemu nie muszą przechowywać wszystkich pikseli w tak prosty sposób.
Rozmiar skompresowanego materiału zależy od kodeka, bitrate’u, jakości, treści obrazu, ustawień enkodera i wielu innych parametrów.
Dlatego z samej rozdzielczości, bpp i FPS nie da się podać dokładnego rozmiaru dowolnego pliku MP4.
Jeżeli zadanie podaje już bitrate skompresowanego materiału, należy użyć zależności bitrate × czas, a nie wzoru na pełne nieskompresowane klatki.
Jak policzyć, ile wideo zmieści się na dysku?
Najpierw obliczamy liczbę bajtów potrzebnych na jedną sekundę nieskompresowanego materiału. Następnie dostępny rozmiar pamięci dzielimy przez ten strumień.
Im wyższa rozdzielczość, bpp albo FPS, tym krótszy materiał zmieści się na tej samej karcie pamięci lub dysku.
Kalkulator rozróżnia GiB i GB, ponieważ 1 GiB = 1024³ B, a 1 GB = 1000³ B.
Do samego przeliczania jednostek możesz przejść do przelicznika rozmiaru pliku.
Dla ucznia i studenta – jak rozwiązać zadanie o rozmiarze wideo?
1. Policz piksele jednej klatki. Szerokość × wysokość.
2. Ustal bity na piksel. Jeśli podano RGB po 8 bitów na kanał, masz 24 bpp.
3. Policz bity jednej klatki. Piksele × bpp.
4. Pomnóż przez FPS. Otrzymasz bity na sekundę.
5. Zamień czas na sekundy. 2 minuty to 120 s.
6. Pomnóż strumień przez czas. Otrzymasz całkowitą liczbę bitów.
7. Podziel przez 8 i przelicz jednostki.
8. Sprawdź, czy zadanie mówi o wideo nieskompresowanym. Jeśli podano kodek albo gotowy bitrate, sposób liczenia może być inny.
Pozostałe narzędzia znajdziesz w kategorii Informatyka.
Najczęstsze błędy
- Dodawanie szerokości i wysokości. Liczbę pikseli klatki liczymy przez mnożenie.
- Pominięcie FPS. Rozmiar jednej klatki to jeszcze nie rozmiar jednej sekundy wideo.
- 24 bpp traktowane jak 24 bajty. 24 bity to 3 bajty na piksel.
- Minuty bez zamiany na sekundy. FPS określa klatki na sekundę.
- Mylenie Full HD i 4K tylko po wysokości. Trzeba porównać całkowitą liczbę pikseli.
- Mylenie MiB/GiB z MB/GB. Jednostki mają inne podstawy.
- Porównywanie wyniku ze skompresowanym MP4. MP4/H.264/H.265 nie przechowuje pełnych klatek w tak prostym modelu.
Zadania do samodzielnego rozwiązania
Najpierw policz jedną klatkę, potem sekundę materiału. Na końcu kliknij „Pokaż wynik”.
Zadanie 1 – jedna sekunda
Wideo ma 1280 × 720 px, 24 bpp i 30 FPS. Ile bajtów danych przypada na jedną sekundę?
1280 × 720 = 921 600 px.
921 600 × 24 / 8 = 2 764 800 B/klatkę.
2 764 800 × 30 = 82 944 000 B/s.
Wynik: 82 944 000 B/s.
Zadanie 2 – zmiana FPS
Ten sam materiał zmieniamy z 30 FPS na 60 FPS. Co stanie się z surowym rozmiarem?
Liczba klatek na sekundę rośnie dwukrotnie.
Każda klatka ma taki sam rozmiar.
Rozmiar i strumień danych podwoją się.
Zadanie 3 – Full HD a 4K
Porównaj 1920×1080 i 3840×2160 przy tym samym bpp, FPS i czasie.
4K ma 2 razy większą szerokość i 2 razy większą wysokość.
2 × 2 = 4 razy więcej pikseli.
Nieskompresowane 4K zajmie 4 razy więcej danych.
Warto zapamiętać: najpierw rozmiar klatki
W większości zadań najłatwiej podzielić rachunek na dwa etapy: najpierw policzyć pojedynczą klatkę, a dopiero później pomnożyć ją przez FPS i czas.
Dzięki temu łatwiej zauważyć, czy błąd wynika z pikseli i bpp, czy z liczby klatek.
Powiązane narzędzia informatyczne
Rozmiar pojedynczej klatki policzysz dokładniej w kalkulatorze obrazu bitmapowego.
Jeśli materiał zawiera osobną ścieżkę nieskompresowanego dźwięku, sprawdź kalkulator audio PCM.
Do zamiany bajtów, MiB, GiB, MB i GB użyj przelicznika rozmiaru pliku.
Pełną listę narzędzi znajdziesz w kategorii Informatyka.
Wskazówka od KalkulatorXXL
Jeśli otrzymany wynik wydaje się ogromny, sprawdź, czy zadanie faktycznie dotyczy materiału nieskompresowanego. Pełne klatki RGB generują bardzo dużo danych.
Nie porównuj takiego wyniku bezpośrednio z plikiem MP4 zakodowanym H.264 lub H.265.