17 视频编码器

介绍一些当前有效的视频编码器

libtheora

libtheora的封装

编译需要头和库文件,还需要利用--enable-libtheora在配置中允许

更多信息参考http://www.theora.org/

libtheora选项

下面是映射给libtheora的全局选项,它们对品质和码率产生影响。

b

对CBR(固定码率编码)设置码率,单位bit/s,在VBR(动态码率编码)模式下本选项被忽略。

flags

设置是否允许qscale标志(恒定质量模式——VBR模式下)在pass1和pass2`(2次编码方式)

g

设置GOP尺寸

global_quality

设置全局质量,在 lambda工具集中是一个整数单位的倍数

仅在VBR模式中,同时允许了 +qscale。这个值会除以`FF_QP2LAMBDA转换为QP,范围为[0 - 10],再乘以6.3得到本地有效libtheora范围[0-63],越大质量越高

q

仅作VBR模式下,设置为非负数。作为双精度浮点质量单位值,用于转换计算QP

值范围为 [0-10] ,再乘以 6.3 将获得libtheora有效质量参数,范围[0-63]

这个选项仅用于ffmpeg命令行工具,库接口使用global_quality

libtheora例子

使用最大恒定质量(VBR)编码:

ffmpeg -i INPUT -codec:v libtheora -q:v 10 OUTPUT.ogg

使用CBR 1000 kbps编码 Theora视频流:

ffmpeg -i INPUT -codec:v libtheora -b:v 1000k OUTPUT.ogg

libvpx

VP8/VP9格式支持,通过libvpx

编译需要头和库文件,还需要利用--enable-libvpx在配置中允许

libvpx选项

下面的选项被libvpx封装支持,部分等效的vpxenc-XXX类型的选项或者值列在括号中。

为了减少文件复制,只有私有的选项和一些需要特别注明(注意)的记录在这里,其他的请参考[10 编码]章节

为了了解更多关于libvpx的选项,可以在命令行中使用ffmpeg -h encoder=libvpx或者ffmpeg -h encoder=libvpx-vp9或vpxenc --help来获取。进一步信息可以在libvpx API文档中获取。

b (target-bitrate)

设置码率,单位bits/注意FFmpeg中b选项的单位是bits/s,而在vpxenc中目标码率单位是kilobits/s。

g (kf-max-dist)

keyint_min (kf-min-dist)

qmin (min-q)

qmax (max-q)

bufsize (buf-sz, buf-optimal-sz)

设置码率控制缓冲区大小(单位bits)。注意在vpxenc中是指定为多少milliseconds(毫秒),这个封装库通过下面的公式进行转换: buf-sz = bufsize 1000 / bitrate, buf-optimal-sz = bufsize 1000 / bitrate * 5 / 6.

rc_init_occupancy (buf-initial-sz)

设置解码开始前需要加载到RC的预加载数, 注意vpxenc中指定多少 milliseconds(毫秒),这个封装库按下面公式转换: rc_init_occupancy * 1000 / bitrate.

undershoot-pct

设置数据下冲(min)的目标比特率

overshoot-pct

设置数据上冲(max)目标比特率

skip_threshold (drop-frame)

qcomp (bias-pct)

maxrate (maxsection-pct)

设置GOP最大比特率,单位 bits/s ,注意vpxenc描述这个为目标码率,这个封装中按如下公式计算: (maxrate * 100 / bitrate).

minrate (minsection-pct)

设置GOP最小比特率,单位 bits/s ,注意vpxenc描述这个为目标码率,这个封装中按如下公式计算: (minrate * 100 / bitrate).

minrate, maxrate, b end-usage=cbr

(minrate == maxrate == bitrate).

crf (end-usage=cq, cq-level)

quality, deadline (deadline)

‘best’

使用最优质量期限,不是非常慢,这个选项指定可以有不低于good的输出质量(稍微慢一些)。
‘good’

使用高质量期限,它在速度、质量,以及CPU使用间进行均衡。
‘realtime’

使用实时质量期限
speed, cpu-used (cpu-used)

设置质量/速度 比,高的参数值将加大编码质量成本

nr (noise-sensitivity)

static-thresh

设置一个变化阀值,低于它将被编码器跳过

slices (token-parts)

注意,FFmpeg指定的是切片分区总数,而vpxenc中是标记部分的log2值

max-intra-rate

设置最大I帧比特率作为目标比特率的百分比,0表示不限

force_key_frames

VPX_EFLAG_FORCE_KF

Alternate reference frame related

auto-alt-ref

启用备用参考帧,只在2次编码的pass2起效
arnr-max-frames

设置altref降噪的最大帧数
arnr-type

设置altref降噪参考过滤类型: backward, forward, centered.
arnr-strength

设置altref降噪滤波强度
rc-lookahead, lag-in-frames (lag-in-frames)

设置向前参考帧码率控制
error-resilient

允许错误弹性

VP9-specific options

lossless

允许lossless(无损)模式
tile-columns

设置采用的tile columns数,注意这里参数是log2(tile_columns)值,例如 8 tile columns要设置 tile-columns 选项值为3.
tile-rows

设置采用的tile rows数, 注意这里参数是log2(tile_rows). 例如 4 tile rows要设置 tile-rows 选项为2.
frame-parallel

允许并行可译特性
aq-mode

设置自适应量化模式: (0:关闭 (默认), 1: 方差 2: 复合, 3: 循环刷新).
libwebp

WebP图片编码封装

liebwebp是google提高的对于WebP图像格式的编码器,它提供任意有损/无损编码模式。有损图像本质上是对VP8框架的封装。无损图像由google单独编码器支持。

libwebp 像素格式

当前libwebp只支持YUV420的有损图像和RGB无损。两种模式都支持透明通道。因为API限制了进行RGB有损和YUV420无损编码时像素格式会自动转换使用libwebp库中要求的格式(暨无损用RGB,有损用YUV420)。所以这样做无意义,只是提供了接口。

libwebp选项

-lossless boolean

允许/禁止无损编码,默认为0(禁止)

-compression_level integer

对于有损,设置质量/速度比,高的值表示获取高质量(同样尺寸)需要更多编码成本(时间)。对于无损,是尺寸/速度比,高的值意味要获取小的尺寸需要更多的成本。更具体的说,就是它控制了额外算法和压缩工具的使用,这些工具的组合使用将影响编码质量/效率。它映射到libwebp选项,有效范围是0-6,默认为4

-qscale float

对于有损编码,控制品质,范围0-100。对于无损编码,控制资源和时间花费在压缩更多。默认值为75.注意使用livavcodec时它对应于global_quality*FF_QP2LAMBDA.

-preset type

选取预置选项。提供一些常规可用设置:

none

不采用预置
default

默认预置
picture

数码图片,例如人像拍摄、室内拍摄、
photo

室外图像,自然光 lighting
drawing

手绘或者画线,具有高对比度的细节
icon

小尺寸彩色图像
text

文本之类的
libx264,libx264rgb

x264 H.264/MPEG-4 AVC 编码器封装

编译需要头和库文件,还需要利用--enable-libx264在配置中允许

libx264提供一些令人印象深刻的特性,包括8x8和4x4自适应空间变化,自适应B帧,CAVLC/CABAC 熵编码,交织(MBAFF),无损模式,物理优化细节保留(自适应量化、psy-RD,psy-trellis)等等

大多数libx264编码器选项均是映射值ffmpeg全局编码选项,仅有少量的是私有的,他们通过libx264中函数x264_param_parse, x264opts和x264-params提供的单个选项或key=value序列的多个选项

参考 http://www.videolan.org/developers/x264.html以了解更多x264项目内容

libx264rgb和libx264类似,只是一个是编码RGB像素格式,一个是针对YUV像素格式的。

支持的像素格式

x264支持8 到 10 bit的颜色空间。确切的颜色深度在x264配置时设置,在一个特定编译版本的FFmpeg中只支持一种颜色深度,换句话就是不同位深需要多个版本的ffmpeg x264.

libx264 libx264rgb 选项

下面的选项被libx264(libx264rgb)封装支持,所有的等效 x264-XXX形式的选项和值都列在括号中。

这里只列出了需要特别说明或者私有的选项,其他选项参考[10 编码选项]部分。

为了更多的了解关于libx264的选项,可以使用x264 --full-help(需要x264命令行工具)或者参考libx264文档。

b (bitrate)

设置码率,单位bits/s,注意FFmpeg的码率单位是bits/s,而x264中码率单位是kilobits/s.

bf (bframes)

g (keyint)

qmin (qpmin)

最小量化尺度

qmax (qpmax)

最大量化尺度

qdiff (qpstep)

量化尺度最大差值

qblur (qblur)

模糊量化曲线

qcomp (qcomp)

量化曲线压缩因子

refs (ref)

每一帧可以使用参考帧数,范围0-16.

sc_threshold (scenecut)

设置场景变化检测阈值

trellis (trellis)

执行网格量化以提高效率。默认情况下启用。

nr (nr)

me_range (merange)

像素运动最大搜索范围

me_method (me)

设置运动估计方法。按速度递减顺序可能值:

‘dia (dia)’
‘epzs (dia)’

半径为1菱形搜索 (fastest). ‘epzs’是‘dia’的别名
‘hex (hex)’

半径为2的正六边形搜索。
‘umh (umh)’

多层次六边形搜索。
‘esa (esa)’

穷举搜索。
‘tesa (tesa)’

Hadamard(阿达玛)穷举搜索(最慢)。
subq (subme)

亚像素运动估计方法。

b_strategy (b-adapt)

自适应B帧布局决策算法。仅第一次使用。

keyint_min (min-keyint)

最小 GOP 尺寸

coder

设置熵编码器,可能值:

‘ac’

允许CABAC.
‘vlc’

允许CAVLC而且禁止 CABAC. 它类似于x264中的--no-cabac
cmp

设置全像素运动估计比较算法,可能值:

‘chroma’

允许chroma
‘sad’

忽略chroma,其等效于 x264中的--no-chroma-me
threads (threads)

编码线程数

thread_type

设置多线程技术,可能值:

‘slice’

切片多线程,它等效于x264中的--sliced-threads
‘frame’

基于帧的多线程
flags

设置编码标志,它和-cgop配合可以用来关闭GOP或者打开GOP,类似于x264中的--open-gop

rc_init_occupancy (vbv-init)

preset (preset)

设置编码预置

tune (tune)

设置编码参数整定

profile (profile)

设置配置文件的限制。

fastfirstpass

参数为1则当第一次编码(pass1)允许快速设置,参数为0,表示禁止快速设置(等效于x264的--slow-firstpass)

crf (crf)

设为质量恒定模式(类VBR)

crf_max (crf-max)

CRF模式下,防止VBV降低质量超越的阀值

qp (qp)

设定量化率控制方法参数。

aq-mode (aq-mode)

设置AQ方法,可能值

‘none (0)’

禁止.
‘variance (1)’

方差AQ (复杂蒙版).
‘autovariance (2)’

自动方差AQ (实验).
aq-strength (aq-strength)

设置AQ强度,减少阻塞平面和纹理区域模糊。

psy

为1表示使用视觉优化。为0则禁用(等效 x264的--no-psy)

psy-rd (psy-rd)

在psy-rd:psy-trellis中设置视觉优化强度

rc-lookahead (rc-lookahead)

设置向前预测参考帧数.

weightb

为1设置帧加权预测,否则为0表示禁止(等效于x264的--no-weightb)

weightp (weightp)

设置P帧加权预测法,可能值:

‘none (0)’

禁止
‘simple (1)’

使用加权参考
‘smart (2)’

使加权文献和重复
ssim (ssim)

允许在编码结束后技术输出SSIM

intra-refresh (intra-refresh)

为1表示使用周期内刷新代替IDR帧设置

avcintra-class (class)

配置编码器生成AVC-Intra,有效值50,100,200

bluray-compat (bluray-compat)

配置兼容蓝光标准,是 "bluray-compat=1 force-cfr=1"的简写

b-bias (b-bias)

设置B帧如何被影响

b-pyramid (b-pyramid)

设置保持一些B帧作为参考集的方法,允许值:

‘none (none)’

禁用.
‘strict (strict)’

严格的分层金字塔
‘normal (normal)’

Non-strict (非蓝光兼容).
mixed-refs

为1表示每个分区使用一个参考,而不是每个宏块一个参考,否则为0,其等效于x264的 --no-mixed-refs

8x8dct

为1指采用自适应空间变换矩阵大小 (8x8变换) ,否则为0,等效于x264的--no-8x8dct

fast-pskip

为1表示早期跳过检查。等效于x264的--no-fast-pskip

aud (aud)

为1启用访问单元分隔设置

mbtree

为1表示允许使用宏块树,否则(为0)等效于x264的--no-mbtree

deblock (deblock)

设置环路滤波参数,参数型为alpha:beta

cplxblur (cplxblur)

QP波动减少(压缩前曲线压缩)

partitions (partitions)

设置分区规格,参考后面逗号分隔的列表,可能值有:

‘p8x8’

8x8 P帧 分区
‘p4x4’

4x4 P帧 分区 .
‘b8x8’

4x4 B帧分区
‘i8x8’

8x8 I帧分区.
‘i4x4’

4x4 I帧分区 (‘p4x4’的前提是‘p8x8’也被设置,允许‘i8x8’ 则需要设置了8x8dct被允许)
‘none (none)’

不考虑分区
‘all (all)’

考虑所有可能分区
direct-pred (direct)

设置直接MV预测模式,可能值:

‘none (none)’

禁止MV预测
‘spatial (spatial)’

使空间预测
‘temporal (temporal)’

使时间的预测
‘auto (auto)’

自动识别
slice-max-size (slice-max-size)

设置每个分片的字节大小限制,单位字节,如果不设置但RTP载荷设置了就使用RTP载荷

stats (stats)

设置多次编码的文件名称

nal-hrd (nal-hrd)

设置HRD信息信号 (要求vbv-bufsize被设置). 可能值:

‘none (none)’

禁用HRD信息信号
‘vbr (vbr)’

可变比特率
‘cbr (cbr)’

固定比特率 (MP4容器不允许).
x264opts (N.A.)

设置任意的x264选项,参看x264 --fullhelp 以获取列表

参数是一个由':'分隔的key=value序列。对于filter和psy-rd选项,也是有":"被','代替作为分隔符。

例如,要指定使用libx264编码:

ffmpeg -i foo.mpg -vcodec libx264 -x264opts keyint=123:min-keyint=20 -an out.mkv

x264-params (N.A.)

使用 : 分隔的 key=value 参数覆盖x264配置,

这个选项类似x264opts,但其兼容Libav

例如:

ffmpeg -i INPUT -c:v libx264 -x264-params level=30:bframes=0:weightp=0:
cabac=0:ref=1:vbv-maxrate=768:vbv-bufsize=2000:analyse=all:me=umh:
no-fast-pskip=1:subq=6:8x8dct=0:trellis=0 OUTPUT

此外编码ffpresets还支持一些通用的选项,可以参考前述[ 预置 ]相关文档。

libx265

x265 H.265/HEVC 编码器封装

编译需要头和库文件,还需要利用--enable-libx265在配置中允许

libx265选项

preset

设置x265预置

tune

设置x265可调参数

x265-params

使用':'分隔的key=value列表进行选项设置,参考 x265 --help 获取支持的选项

例如采用libx265,并利用-x265-params进行选项设置:

ffmpeg -i input -c:v libx265 -x265-params crf=26:psy-rd=1 output.mp4

libxvid

Xvid MPEG-4 Part 2 封装

编译需要livxvidcore头和library库文件,还需要利用--enable-libxvid --enable-gpl在配置中允许

当前原生的mpeg4编码器支持MPEG-4 Part 2格式,所以不一定需要这个库了。

libxvid选项

下面选项是libxvid封装支持的选项,其中部分只列出,而没有文档介绍是因为其同[10 编码选项]中通用选项一致,其它没有列出的通用选项则在库中无效。

b

g

qmin

qmax

mpeg_quant

threads

bf

b_qfactor

b_qoffset

flags

设置编码标志,可能值:

‘mv4’

对宏块使用4个运动检测
‘aic’

允许高品质AC预测
‘gray’

只编码灰度
‘gmc’

全局运动补偿(GMC).
‘qpel’

1/4像素运动补偿
‘cgop’

关闭GOP.
‘global_header’

在每个关键帧放置全局头extradata
trellis

me_method

设置运动估计方法.按速度降低,质量增加排列的可能值:

‘zero’

不使用运动估计方法 (默认).
‘phods’
‘x1’
‘log’

启用16x16块和16x16块半像素细化进行菱形区域搜索, ‘x1’和‘log’是‘phods’别名
‘epzs’

允许前述所有值,再加上8x8菱形区域搜索,8x8半像素细化,并在色度平面进行运动估计
‘full’

允许所有的 16x16和8x8 区域搜索
mbd

设置宏块选择算法,依质量提高的可能值:

‘simple’

使用宏块比较函数算法 (默认).
‘bits’

允许16x16块半像素和1/4像素细化失真估计
‘rd’

允许上述所有可能值,再加上8x8块半像素和1/4像素细化失真估计,并采用方形图案失真估计进行搜索。
lumi_aq

为1允许lumi遮蔽自适应量化,默认为0 (禁止).

variance_aq

为1允许方差的自适应量化,默认为0 (禁止).

如果结合lumi_aq,由此产生的质量不会比任何一个单独规定。换句话说,所得到的质量会差于单独使用任何一个选项的效果。

ssim

设置结构信息(SSIM)显示方法。可能的值:

‘off’

禁止SSIM信息
‘avg’

在编码后输出平均SSIM。格式为:

Average SSIM: %f

对那些不熟悉C的的用户,f表示浮点数或者小数 (例如 0.939232)
‘frame’

在编码过程中输出每帧SSIM,并且在编码结束后输出平均SSIM,每帧信息格式为:

     SSIM: avg: %1.3f min: %1.3f max: %1.3f

对那些不熟悉C的的用户,%1.3f表示3位小数的浮点数(例如0.932).
ssim_acc

设置SSIM精度。可用的选项参数是在0-4范围的整数,而0给出了最准确的结果和计算速度最快的4。

mpeg2

MPEG-2编码器

mpeg2选项

seq_disp_ext integer

指定是否写一个 sequence_display_extension到输出

-1
auto

自动检测是否写,是默认值,如果数据被写入不同于默认或指定的值则判断是否写
0
never

从不写
1
always

一直写
png

png图像编码器

png选项

dpi integer

设置像素的物理密度,每英寸点数,没有默认设置
dpm integer

设置像素的物理密度,每米点数,没有默认设置

ProRes

Apple ProRes编码器

FFmpeg包含2种ProRes编码器,prores-aw和prores-ks。它们可以由-vcodec选项指定

prores-ks私有选项

profile integer

选择ProRes属性(预置)配置来编码,可能值:

‘proxy’
‘lt’
‘standard’
‘hq’
‘4444’

quant_mat integer

选择的量化矩阵,可能值:

‘auto’
‘default’
‘proxy’
‘lt’
‘standard’
‘hq’

如果选择auto, 匹配属性的量化矩阵会被选中,如果没有设置,则选择最高质量的量化矩阵

bits_per_mb integer

分配的宏块位,不同的属性在200-2400间,最大值为8000

mbs_per_slice integer

每个切片中宏块数(1-8),默认为8,几乎是所有情况下最好值

vendor string

重写4字节的供应商ID。例如apl0这个自定义供应商ID会被认为是由苹果编码器产生。

alpha_bits integer

指定alpha分量的比特数。可能的值是0,8和16。用0禁用alpha平面编码

速度考虑

在默认操作模式下,编码器以高质量为目的(即在不产生超过要求的帧数据限定下,使输出质量尽可能好)。这种情况下帧内很多小的细节是很难压缩的,编码器将花更多的时间为每个片寻找合适的量化。

所以设置更高的bits_per_mb限额将提高速度。

要获取最快的编码速度,则设置qscale参数(4为推荐值)和不设置帧数据大小限制。

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