使用ffmpeg编码时丢失质量

Losing quality when encoding with ffmpeg

本文关键字:ffmpeg 编码 使用      更新时间:2023-10-16

我正在使用ffmpeg的c库从视频中读取帧,并创建一个应该与输入相同的输出文件。然而,在这个过程中的某个地方,一些质量会丢失,结果"不那么清晰"。我的猜测是问题出在编码上,帧压缩过大(也是因为文件的大小显著减小)编码器中是否有一些参数允许我控制结果的质量我发现AVCodecContext有一个compression_level成员,但更改它似乎没有任何效果。

我在这里发布了我的部分代码,以防有帮助。我想说,当我设置编解码器时,OutputVideoBuilder的init函数中必须更改一些内容。传递给该方法的AVCodecContext与InputVideoHandler相同。以下是我为包装ffmpeg功能而创建的两个主要类:

// This class opens the video files and sets the decoder
class InputVideoHandler {
public:
InputVideoHandler(char* name);
~InputVideoHandler();
AVCodecContext* getCodecContext();
bool readFrame(AVFrame* frame, int* success);
private:
InputVideoHandler();
void init(char* name);
AVFormatContext* formatCtx;
AVCodec* codec;
AVCodecContext* codecCtx;
AVPacket packet;
int streamIndex;
};
void InputVideoHandler::init(char* name) {
streamIndex = -1;
int numStreams;
if (avformat_open_input(&formatCtx, name, NULL, NULL) != 0)
throw std::exception("Invalid input file name.");
if (avformat_find_stream_info(formatCtx, NULL)<0)
throw std::exception("Could not find stream information.");
numStreams = formatCtx->nb_streams;
if (numStreams < 0)
throw std::exception("No streams in input video file.");
for (int i = 0; i < numStreams; i++) {
if (formatCtx->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
streamIndex = i;
break;
}
}
if (streamIndex < 0)
throw std::exception("No video stream in input video file.");
// find decoder using id
codec = avcodec_find_decoder(formatCtx->streams[streamIndex]->codec->codec_id);
if (codec == nullptr)
throw std::exception("Could not find suitable decoder for input file.");
// copy context from input stream
codecCtx = avcodec_alloc_context3(codec);
if (avcodec_copy_context(codecCtx, formatCtx->streams[streamIndex]->codec) != 0)
throw std::exception("Could not copy codec context from input stream.");
if (avcodec_open2(codecCtx, codec, NULL) < 0)
throw std::exception("Could not open decoder.");
}
// frame must be initialized with av_frame_alloc() before!
// Returns true if there are other frames, false if not.
// success == 1 if frame is valid, 0 if not.
bool InputVideoHandler::readFrame(AVFrame* frame, int* success) {
*success = 0;
if (av_read_frame(formatCtx, &packet) < 0)
return false;
if (packet.stream_index == streamIndex) {
avcodec_decode_video2(codecCtx, frame, success, &packet);
}
av_free_packet(&packet);
return true;
}
// This class opens the output and write frames to it
class OutputVideoBuilder{
public:
OutputVideoBuilder(char* name, AVCodecContext* inputCtx);
~OutputVideoBuilder();
void writeFrame(AVFrame* frame);
void writeVideo();
private:
OutputVideoBuilder();
void init(char* name, AVCodecContext* inputCtx);
void logMsg(AVPacket* packet, AVRational* tb);
AVFormatContext* formatCtx;
AVCodec* codec;
AVCodecContext* codecCtx;
AVStream* stream;
};
void OutputVideoBuilder::init(char* name, AVCodecContext* inputCtx) {
if (avformat_alloc_output_context2(&formatCtx, NULL, NULL, name) < 0)
throw std::exception("Could not determine file extension from provided name.");
codec = avcodec_find_encoder(inputCtx->codec_id);
if (codec == nullptr) {
throw std::exception("Could not find suitable encoder.");
}
codecCtx = avcodec_alloc_context3(codec);
if (avcodec_copy_context(codecCtx, inputCtx) < 0)
throw std::exception("Could not copy output codec context from input");
codecCtx->time_base = inputCtx->time_base;
codecCtx->compression_level = 0;
if (avcodec_open2(codecCtx, codec, NULL) < 0)
throw std::exception("Could not open encoder.");
stream = avformat_new_stream(formatCtx, codec);
if (stream == nullptr) {
throw std::exception("Could not allocate stream.");
}
stream->id = formatCtx->nb_streams - 1;
stream->codec = codecCtx;
stream->time_base = codecCtx->time_base;

av_dump_format(formatCtx, 0, name, 1);
if (!(formatCtx->oformat->flags & AVFMT_NOFILE)) {
if (avio_open(&formatCtx->pb, name, AVIO_FLAG_WRITE) < 0) {
throw std::exception("Could not open output file.");
}
}
if (avformat_write_header(formatCtx, NULL) < 0) {
throw std::exception("Error occurred when opening output file.");
}
}
void OutputVideoBuilder::writeFrame(AVFrame* frame) {
AVPacket packet = { 0 };
int success;
av_init_packet(&packet);
if (avcodec_encode_video2(codecCtx, &packet, frame, &success))
throw std::exception("Error encoding frames");
if (success) {
av_packet_rescale_ts(&packet, codecCtx->time_base, stream->time_base);
packet.stream_index = stream->index;
logMsg(&packet,&stream->time_base);
av_interleaved_write_frame(formatCtx, &packet);
}
av_free_packet(&packet);
}

这是读取和写入帧的主要功能的一部分:

while (inputHandler->readFrame(frame,&gotFrame)) {
if (gotFrame) {
try {
outputBuilder->writeFrame(frame);
}
catch (std::exception e) {
std::cout << e.what() << std::endl;
return -1;
}
}
}

您的qmin/qmax答案部分正确,但它没有切中要害,因为质量确实提高了,但压缩比(以每比特的质量表示)将受到严重影响,因为您限制了qmin/qmmax范围,即您将花费比优化使用编码器时实际需要的更多的比特来实现相同的质量。

为了在不影响压缩比的情况下提高质量,您需要实际提高质量目标。根据编解码器的不同,执行此操作的方式略有不同,但通常会增加目标CRF值或目标比特率。有关命令行选项,请参阅例如H264文档。HEVC/VP9也有相同的文档。要在C API中使用这些选项,请使用具有相同选项名称/值的av_opt_set()

如果这对其他人有用,我添加了damjeux建议的答案,这对我很有效。AVCodecContext有两个成员qmin和qmax,它们控制编码器的QP(量化参数)。在我的情况下,默认情况下qmin为2,qmax为31。通过将qmax设置为较低的值,可以提高输出的质量。