实时视频带宽的计算过程

打开淘宝，四处可见的安全相机，他们可以让你打开手机APP就随时查看家里的情况。打开电脑，我们随时都可以查看某场演讲的直播。今天我们来讲的，就是这种实时视频到底会占用多少的带宽，结合上一讲，你就可以了解对于有实时视频需求的产品，他对网络的需求是怎么样的。

要搞清楚这个问题，首先要从图像说起。

1.图像

1.1 什么是图像

什么是图像？简单说图像就是很多带有颜色的点组成的，这些点就是像素点。而像素，也是图像显示的基本单位。

我们通常提到的一张图片是1920 * 1080，意思是说长度为1920个像素点，宽度为1080个像素点，1920 * 1080 = 2073600，也就是说这张图片总共有200多万个像素点，也就是我们通常说的200万像素。

1.2 图像有多大

想要搞清楚图像有多大，就得先搞清楚一个像素点是多少个比特（bit），而想搞清楚一个像素点是多少个bit，就要从颜色开始说起。

我们知道任何颜色都可以用红色、绿色、蓝色按照一定的比例调配出来，而这三种颜色也被称为三原色。

而在计算机里，颜色是用数字来表示的，R、G、B被称为“基色分量”，他们的值分别是从0到255，一种256个等级。因此，任何颜色都可以用R、G、B的三个值的组合来表示。通过RGB的方式，我们可以表达256 * 256 * 256 = 16777216种颜色，这种表示方式，也称为1600万色。

刚才提到，RGB三原色中每一个颜色有256个数值，正好是2的8次方，我们知道在计算机里一个数字是1bit，那么用8位的二进制数来表达，刚好能表达256个数值，那么刚好就是8bit可以表达一个原色，也就是说RGB三原色每个颜色占用8bit，三个颜色就是24bit，这种方式表达的颜色也被称为24位色。

以1080p的图片为例，像素点是2073600个，用24位色表示，每张图片就是 2073600 * 24 bit = 49766400 bit。

结合上一节课的知识，我们得到49766400 / 8 / 1024 / 1024 = 5.9MB，就是说这张图片的大小是5.9MB。

2.视频

2.1 什么是视频

我们提到的视频，其实就是若干张图片连续播放的结果，通常的视频有如下的几张格式：

视频格式	长宽比	分辨率	像素
720p	16:9	1280 * 720	921600
1080p	16:9	1920 * 1080	2073600
2K	16:9	1920 * 1080	82073600
4K	16:9	3840 * 2160	8294400
8K	16:9	7680 * 4320	33177600

好的，我们继续回到视频，那么多张图片通常要怎么样去连续的播放呢，这就涉及到一个概念，帧率。

2.2 视频有多大

视频其实是由若干图片构成的，在视频中，一帧就是一个画面，也就是一张图片，而帧率是指每秒钟图片的数量，单位是FPS（Frame per second）。

常见的帧率有24fps、30fps、60fps，其中24fps是电影的标准，那我们就用24fps来继续计算我们要得到的带宽。

按照上边的结果，每秒的视频就是：49766400 * 24 = 1194393600bit，我们知道1B=8bit，所以每秒的视频就是149299200B。

换言之，每秒的视频就是149299200/1024/1024=142MB。这个数据是很吓人的，1秒142MB，那我们刷会儿抖音流量岂不是分分钟爆炸，这是因为我们对视频进行了压缩，接下来我们就来说说视频的压缩。

2.3 视频的压缩

通常一段视频从录制到播放需要经过如下流程：

•摄像机录像•预处理（A/D转换）•预处理（YUV转换等）•压缩编码•数据封装及传输•解码•图像格式变换•播放

录像机录像以及预处理不是我们要讲的重点，这里就先不展开了，我们只要知道做完这些预处理后，就要开始正式的编码了，而目前编码的主流格式是H.264和H.265。这些编码有很强的压缩率，通过可以实现300～500:1的压缩率，换言之，如果1080p的视频采用H.264的编码格式，那么每秒就是1194393600bit / 300 = 3981312 bit/s，而这里的3981312 bit/s就是码流，也就是视频文件在单位时间内使用的数据流量。

3.结论

综上所述，我们1080p，24fps，采用H.264格式的视频，

码流为：3981312 bit/s

带宽为：3981312 / 1024 / 1024 = 3.79Mbps

通常我们网络带宽需求 = 视频码流 * 1.3，因此， 

网络带宽需求为：3.79 Mbps * 1.3 = 4.9 Mbps

同样我们也知道，4.9Mbps的带宽理论速度为：4.9/8=0.612MB/s，也就是我们常说的627k的网速。