3. 码率控制模式对比：CBR、VBR、CQ

码率控制模式决定了编码器如何在时间和空间上分配比特预算，直接影响视频的码率稳定性、图像质量与编码效率。Android MediaCodec 支持三种主流模式：CBR（恒定比特率）、VBR（可变比特率）和CQ（恒定质量）。本章通过参数测试方法，辨析三者的原理与适用边界，并提供可复现的测试脚本与调参策略。

3.1 参数含义与核心原理

3.2 测试条件与仪器/工具配置

为保证对比测试的公平性，所有模式使用同一段 30 秒 1080p 测试源（包含静态、快速运动、黑白场景切换），编码器统一使用 OMX.google.h264.encoder 或硬件编码器 OMX.qcom.video.encoder.avc。

3.3 MediaCodec 配置代码片段

// 创建 MediaFormat 并设置通用参数
MediaFormat format = MediaFormat.createVideoFormat(MIMETYPE_VIDEO_AVC, width, height);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, 2000000);          // 2 Mbps
format.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, 30);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, 2);        // 2 秒

// 设置码率控制模式（关键步骤）
// CBR 模式
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BITRATE_MODE, MediaCodecInfo.EncoderCapabilities.BITRATE_MODE_CBR);
// VBR 模式（需同时设置最大码率）
// format.setInteger(MediaFormat.KEY_BITRATE_MODE, MediaCodecInfo.EncoderCapabilities.BITRATE_MODE_VBR);
// format.setInteger(MediaFormat.KEY_MAX_BIT_RATE, 4000000);   // 4 Mbps
// CQ 模式
// format.setInteger(MediaFormat.KEY_BITRATE_MODE, MediaCodecInfo.EncoderCapabilities.BITRATE_MODE_CQ);

MediaCodec codec = MediaCodec.createEncoderByType(MIMETYPE_VIDEO_AVC);
codec.configure(format, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);

3.4 测量步骤

1. 准备测试源：将 30 秒 1080p 测试视频 push 到设备 /sdcard/test_source.mp4。
2. 执行编码脚本：分别使用 CBR、VBR、CQ 配置运行编码测试，输出为 output_cbr.h264、output_vbr.h264、output_cq.h264。
3. 提取码率日志：在编码循环中，每 100 帧打印一次 outputBufferInfo.presentationTimeUs 和 buffer 大小，计算瞬时码率。
4. 质量评估：使用 ffprobe 输出帧级码率曲线，同时用 SSIM/PSNR 计算工具对比源视频与解码后的质量。

3.5 数据判断与期望值

3.6 误差分析

• CBR 误差来源：填充比特导致缓冲延迟；当场景超出编码器处理能力时，PSNR 急剧恶化。
• VBR 误差来源：码率峰值超限可能导致缓冲或解码器不兼容；低码率段容易产生块效应。
• CQ 误差来源：输出码率不可预估，不适用于网络传输；部分硬件编码器对固定 QP 支持不完善，实际输出 QP 与设定值有偏差。

3.7 调参策略

精细调优参数：

• KEY_MAX_BIT_RATE：仅 VBR 需要，设为平均码率的 200% 可应对大多数高动态场景。
• KEY_QUALITY：部分编码器在 CQ 模式中使用 0~100 的 scale，具体范围需参考设备驱动。
• KEY_BITRATE_MODE 与 KEY_BIT_RATE 必须在 configure() 前设置完成。

3.8 验收阈值