DreamVideo è un digital magazine mensile con focus specifico sulla produzione e post-produzione video, rivolto a videomaker e filmmaker, che siano professionisti o semplici appassionati.    |     Anno VII nr.85-2017    |     ISSN 2421-2253

Data Rate, Bitrate e dimensioni file

 

Questo articolo vuole fare chiarezza sul data rate e il bitrate dei file video in relazione con lo spazio disco occupato.

Il video digitale di solito richiede grandi quantità di spazio sul disco rigido e molte volte è difficile determinare quanto spazio verrà occupato dall’acquisizione di una clip in un determinato formato video.

A seconda del formato video che si desidera acquisire, la quantità di spazio richiesto può variare notevolmente; la differenza di spazio occupato è dato in primo luogo dal tipo di formato video utilizzato e quindi dal suo data rate.

 

Che cos'è il Data Rate?

Il data rate è semplicemente la velocità con cui viene trasferito un flusso di dati; nel nostro caso il flusso video. Il data rate viene espresso in termini di “quantità di informazioni” per “unità di tempo”.

L’unità di misura è il byte/s e i suoi multipli KB/s e MB/s.

Ad esempio, il formato video DV PAL ha un data rate di 3,60MB/s ovvero vengono trasferiti 3,60 Mbyte di informazioni ogni secondo.

Fate attenzione alle unità di misura utilizzate per definire i data rate: la sigla MB indica i MegaBytes ed è ben diversa dalla sigla Mb (con la b minuscola) che invece indica i MegaBit – questa unità di misura viene utilizzata per misurare il bitrate.

 

Che cos’è il Bitrate?

Come per il data rate, il bitrate è la velocità di trasferimento dei dati espressa però in bit/s o suoi multipli Kbit/s e Mbit/s.

L’unità di misura del bitrate viene spesso indicata anche con le sigle:

  • bit/s = b/s = bits
  • Kbit/s = Kb/s = Kbits
  • Mbit/s = Mb/s = Mbits
  • Gbit/s = Gb/s = Gbits

 

Calcolare lo spazio occupato su disco da un formato video bitrate-based

I formati video bitrate-based sono quei formati che hanno un bitrate fisso (CBR – costant bitrate) o variabile (VBR – variable bitrate) definito nelle proprie specifiche.

Ad esempio il formato DV ha un bitrate di 25Mb/s, il formato DVCPRO50 ha un bitrate di 50Mb/s, i formati XDCAM esistono con diversi bitrate da 18 a 50Mb/s; altri formati bitrate-based sono MPEG-1, MPEG-2, RealMedia e Windows Media.

E’ possibile calcolare con buona approssimazione anche i formati video bitrate-based VBR conoscendo il bitrate medio del formato stesso.

Per calcolare lo spazio occupato su disco di questi formati è sufficiente conoscere tre informazioni:

  1. Il bitrate del formato video utilizzato
  2. Il bitrate del formato audio utilizzato (se è presente una traccia audio)
  3. La durata totale della nostra clip

La formula da utilizzare è la seguente:

 

Dove:
BitrateVideo = è il bitrate del formato video espresso in Mbit/s
Durata = è la durata totale della nostra clip espressa in secondi

Il risultato dello spazio occupato sul disco trovato con la precedente formula sarà espresso in Mbit; dal momento che, per comodità, lo spazio disco viene di solito misurato in MByte o GByte è necessario convertire il risultato della formula dividendolo per 8 (1 byte = 8 bit) per ottenere il relativo valore in Mbyte.

Ovviamente, nella precedente formula, si possono usare unità di misura differenti, cioè al posto dei Mbit/s si possono usare i Kbit/s o i bit/s; si può anche sostituire i bit con i byte, e i secondi con un’altra unità di misura del tempo; l’importante è che tutte le unità di misura siano coerenti in tutta la formula.

 

Calcolare lo spazio occupato su disco da un formato video quality/ratio-based

I formati video quality/ratio-based, hanno un bitrate determinato dalle dimensioni del fotogramma, dalla compressione degli stessi e dal tipo di compressore utilizzato (CODEC).

Il formato video MJPEG (motion JPEG) è un classico esempio di formato quality/ratio-based perché l’utente può decidere con quale livello di compressione comprimere i singoli fotogrammi – un po’ come si farebbe con una singola immagine JPEG.

Se si conosce il valore di Compression Rate, ovvero il rapporto di compressione del formato video utilizzato, il calcolo dello spazio occupato su disco è molto semplice e si può utilizzare la seguente formula:

 

Dove:
Larghezza = è la dimensione orizzontale del fotogramma video espressa in pixel
Altezza = è la dimensione verticale del fotogramma video espressa in pixel
FrameRate = è il frame rate, cioè i fotogrammi al secondo, del formato video
ProfColor = è la profondità colore del formato video espresso in bit/pixel
Durata = è la durata totale della nostra clip espressa in secondi
Compression Rate = è il rapporto di compressione utilizzato dal CODEC

Nota: il valore di Compression Rate di solito è indicato come rapporto X:1, per esempio un valore di Compression Rate di 14,55:1 significa che il video viene compresso di 14,55 volte rispetto alle dimensioni di origine. Nella formula precedente, quindi, si dovrà inserire il valore 14,55.

Nel caso in cui non si conosce il valore di Compression Rate è necessario determinarlo in modo empirico con la seguente procedura.

Con un software di video editing si crea una clip video della durata di un minuto con la risoluzione desiderata e la si esporta in un formato non compresso; quindi si importa la clip video non compressa, appena esportata, in un nuovo progetto e la si esporta nuovamente utilizzando il CODEC per il quale vogliamo trovare il valore di compressione impostando eventuali parametri di qualità secondo le nostre esigenze.

A questo punto ci troviamo due clip video, una non compressa e una compressa con il CODEC di cui vogliamo conoscere il valore di compressione .

Possiamo calcolare quindi il valore di Compression Rate con la seguente formula:

 

Dove:
Clip non compressa = è lo spazio occupato dalla clip video senza nessuna compressione espresso in Mbyte
Clip compressa = è lo spazio occupato dalla clip video compressa espresso in Mbyte

Esempio: se la clip non compressa occupa 100 MB e la clip compressa occupa 20 MB il valore di Compression Rate sarà uguale a 5.

 

La traccia audio

Normalmente insieme alla traccia video di una clip è presente anche una o più tracce audio; anche per l’audio valgono le stesse indicazioni del video.

Nei formati video di buona qualità e nei formati video professionali il formato audio utilizzato è il PCM, questo è un formato non compresso, per cui calcolare lo spazio occupato su disco è un’operazione molto semplice.

La formula seguente permette di calcolare lo spazio occupato dal formato audio PCM:

 

Dove:
SampleRate = è la frequenza di campionamento espressa in Hz
Resolution = è la risoluzione di ogni campione espressa in bit
Channels = sono il numero di canali utilizzati
Durata = è la durata totale della clip audio espressa in secondi

I valori classici di una clip audio sono:

  • SampleRate = 44,1KHz (ovvero 44100 Hz)
  • Resolution = 16 bit
  • Channels = 2 (si tratta di una traccia stereo)

 

Anche nell'audio troviamo formati che utilizzano un valore di bitrate per definire la qualità del formato stesso e di conseguenza anche lo spazio occupato per memorizzarlo; ad esempio il formato MP3 si può trovare con diversi valori di bitrate, tipicamente da 32 Kbit/s fino a 320 Kbit/s; per questi formati si può utilizzare la seguente formula:

 

Dove:
BitrateAudio = è il bitrate del formato audio espresso in Kbit/s
Durata = è la durata totale della nostra clip audio espressa in secondi

Il risultato dello spazio occupato sul disco trovato con la precedente formula sarà espresso in Kbit; per comodità si può convertire il risultato della formula dividendolo per 8 (1 byte = 8 bit) per ottenere il relativo valore in Kbyte.

 

Conclusioni

Con le formule riportate in questo articolo si riesce a calcolare con buona approssimazione lo spazio occupato su disco dalle nostre clip video, per chi invece non piace la matematica e le formule può utilizzare il nostro strumento on-line per il calcolo dello spazio occupato su disco dei formati video.

 
Autore: Vanessa Badidi
 
 
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