使用 ffmpeg 编码时质量下降

Question

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，一些质量丢失了，结果是 "less sharp"。我的猜测是问题出在编码上，而且帧压缩得太厉害（也是因为文件的大小显着减小）。 编码器中是否有一些参数可以让我控制结果的质量？我发现 AVCodecContext 有一个 compression_level 成员，但更改它似乎没有任何效果。

我 post 这里是我的部分代码，以备不时之需。我会说当我设置编解码器时，必须在 OutputVideoBuilder 的 init 函数中更改某些内容。传递给该方法的 AVCodecContext 与 InputVideoHandler 相同。这是我为包装 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main函数中读写帧的部分：

 while (inputHandler->readFrame(frame,&gotFrame)) {

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

Answer 1

为了防止这对其他人有用，我添加了 damjeux 建议的对我有用的答案。 AVCodecContex 有两个成员 qmin 和 qmax，它们控制编码器的 QP（量化参数）。默认情况下，在我的例子中，qmin 是 2，qmax 是 31。通过将 qmax 设置为较低的值，输出质量会提高。

Answer 2

您的 qmin/qmax 答案部分正确，但没有抓住要点，因为质量确实提高了，但压缩率（就每比特质量而言）会因为您限制 qmin/qmax 范围 - 也就是说，如果您以最佳方式使用编码器，您将花费更多的比特来实现相同的质量，而不是真正需要的。

要在不影响压缩率的情况下提高质量，您需要实际提高质量目标。执行此操作的方式因编解码器而略有不同，但通常会增加目标 CRF 值或目标比特率。有关命令行选项，请参见例如H264 docs. There's identical docs for HEVC/VP9 also. To use these options in the C API, use av_opt_set() 具有相同的选项 names/values.

使用 ffmpeg 编码时质量下降

Losing quality when encoding with ffmpeg

c++

ffmpeg

video-processing