H264 Profile對比分析

微巖發表於2017-05-26

Baseline

支援I/P 幀，只支援無交錯(Progressive)和CAVLC
一般用於低階或需要額外容錯的應用，比如視訊通話、手機視訊等；
　　

Main

支援I/P/B 幀，無交錯（Progressive）和交錯（Interlaced），CAVLC 和CABAC
用於主流消費類電子產品規格如低解碼（相對而言）的mp4、便攜的視訊播放器、PSP和Ipod等；
　　

High

在Main的基礎上增加了8x8 內部預測、自定義量化、無損視訊編碼和更多的YUV 格式（如4：4：4）
用於廣播及視訊碟片儲存（藍光影片），高清電視的應用。

0. 前言

本文首先會談談profile和level是幹什麼的，然後聊聊用ffmpeg和x264命令列怎麼指定對應引數，最後聊聊在程式碼中怎麼使用設定profile和level。

1. H264 Profile

簡單理解就是H264有多個版本，版本越高編碼效率和壓縮率就越高，對應的版本是Profile。
從低到高分別為：Baseline、Main、High
在相同配置情況下，High profile（HP）可以比Main profile（MP）節省10%的碼流量，比MPEG-2 MP節省60%的碼流量，具有更好的編碼效能。(這是個普遍認可的一組資料)

　
【整理者】61ic.com
【提供者】QuestionMark
這裡寫圖片描述

2. H264 Level

每個level都規定了一組對標準中語法成員（syntax element）所採用的各種引數值的限制。
在給定的profile下，level通常與解碼器的處理能力和記憶體容量相對應。每一個檔次設定不同的引數（如取樣速率、影像尺寸、編碼位元率等），得到對應的編解碼器效能的不同level。
這裡寫圖片描述

3. FFmpeg x264命令列編碼

詳細資訊參考x264 –fullhelp

3.1 常用引數

crf
用於控制視訊畫質，取值為[0-51]，數值越低畫質越好
0：無損
51：最次
預設值23， 通常取值範圍：[18-28]

crf每+6，位元率減半
crf每-6，位元率翻倍

profile：
baseline, main, high, high10, high422, high444

preset：
ultrafast,superfast, veryfast, faster, fast, medium, slow, slower, veryslow, placebo

tune：
和使用場景，視訊源有關
film, animation, grain, stillimage, psnr, ssim, fastdecode, zerolatency

Tune the settings for a particular type of sourceor situation

此外x264編碼還支援多執行緒，可用threads引數控制開啟的執行緒個數，當threads為0時自動選擇開啟多少個執行緒。

3.2 例項

首先需要FFmpeg在編譯的時候開啟了支援x264。
下面是幾個用ffmpeg進行轉碼的命令，video codec設定為libx264, audio codec為copy。

輸入視訊是用Android Nexus 5X拍攝，視訊時長約8s，720P，編碼採用h264（baseline），位元率11848kb/s，詳細資訊如下：

Input #0, mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2, from 'VID.mp4':
  Metadata:
    major_brand     : mp42
    minor_version   : 0
    compatible_brands: isommp42
    creation_time   : 2017-03-08T06:38:22.000000Z
    com.android.version: 7.1.1
    com.android.capture.fps: 30.000000
  Duration: 00:00:07.87, start: 0.000000, bitrate: 12344 kb/s
    Stream #0:0(eng): Video: h264 (Baseline) (avc1 / 0x31637661), yuvj420p(pc, bt470bg/bt470bg/smpte170m), 1280x720, 11848 kb/s, SAR 1:1 DAR 16:9, 28.99 fps, 120 tbr, 90k tbn, 180k tbc (default)
    Metadata:
      rotate          : 270
      creation_time   : 2017-03-08T06:38:22.000000Z
      handler_name    : VideoHandle
    Side data:
      displaymatrix: rotation of 90.00 degrees
    Stream #0:1(eng): Audio: aac (LC) (mp4a / 0x6134706D), 48000 Hz, mono, fltp, 96 kb/s (default)
    Metadata:
      creation_time   : 2017-03-08T06:38:22.000000Z
      handler_name    : SoundHandle

CRF

ffmpeg -i VID.mp4 -c:v libx264 -profile high -crf xx -c:a copy -y vid_x264.mp4
CRF 編碼速度(dutation/t) 位元率（kb/s）
org 1.0 11848
23 0.4 3552
22 0.37 4018
18 0.308 6661

Profile

ffmpeg -i VID.mp4 -c:v libx264 -profile high -c:a copy -y vid_x264.mp4
Profile 編碼速度(dutation/t) 位元率（kb/s）
org 1.0 11848
high422 0.494 3552
high 0.496 3552
main 0.511 3542
baseline 0.736 5331

Preset

 ffmpeg -i VID.mp4 -c:v libx264 -profile high -crf 23 -preset ultrafast -c:a copy -y vid_x264.mp4
Profile 編碼速度(dutation/t) 位元率（kb/s）
org 1.0 11848
ultrafast 2.81 16585
faster 0.645 3596
medium 0.495 3552
veryslow 0.068 3242

tune

和使用場景和視訊源有關

ffmpeg -i VID.mp4 -c:v libx264 -profile high -crf 23 -tune zerolatency -c:a copy -y vid_x264.mp4

位元率

執行緒

4. FFmpeg編碼設定

5. 參考文獻

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/H.264/MPEG-4_AVC#Profiles
[2] H264視訊編碼級別說明profile level Encoder
[3] x264 FFmpeg Options Guide
[4] FFmpeg and H.264 Encoding Guide

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