Руководство по кодированию видео H.265/HEVC

Это руководство посвящено кодировщику libx265, который может обеспечить экономию битрейта примерно на 25–50% по сравнению с видео H.264, закодированным с помощью libx264, при сохранении того же визуального качества. Этот выигрыш будет наиболее заметен при разрешениях 1080p и выше.

См. информацию о поддерживаемых аппаратных кодировщиках H.265/HEVC.

Получение ffmpeg с поддержкой libx265

ffmpeg должен быть скомпилирован с флагами конфигурации --enable-gpl --enable-libx265 и требует установки x265 в вашей системе. Руководства по компиляции показывают, как это сделать.

Вы также можете скачать статическую сборку, все из которых включают libx265.

Просмотр опций

Вы можете вывести список приватных опций, доступных в этом кодировщике, с помощью команды ffmpeg -h encoder=libx265.

Режимы управления битрейтом

Подобно x264, кодировщик x265 имеет несколько алгоритмов управления битрейтом, включая:

1-проходный целевой битрейт (устанавливается через -b:v)
2-проходный целевой битрейт
Постоянный Фактор Качества (CRF)

В этом руководстве мы сосредоточимся на CRF и двухпроходном кодировании, так как 1-проходное кодирование с целевым битрейтом не рекомендуется.

Постоянный Фактор Качества (CRF)

Используйте этот режим, если вы хотите сохранить хорошее визуальное качество и не заботитесь о точном битрейте или размере файла закодированного видео. Этот режим работает точно так же, как в x264, за исключением того, что максимальное значение всегда 51, даже при поддержке 10-бит, поэтому, пожалуйста, прочтите руководство по H.264 для получения дополнительной информации.

Как и в случае с x264, вам нужно сделать несколько выборов:

Выберите CRF. CRF влияет на качество. Значение по умолчанию — 28, и оно должно визуально соответствовать видео libx264 с CRF 23, но приводить примерно к половине размера файла. CRF работает так же, как в x264, поэтому выберите наибольшее значение, обеспечивающее приемлемое качество.

Выберите пресет (preset). По умолчанию — medium. Пресет определяет параметры сжатия и эффективность и, следовательно, влияет на скорость кодирования и размер. Доступные пресеты: ultrafast, superfast, veryfast, faster, fast, medium, slow, slower, veryslow и placebo. Используйте самый медленный пресет, на который у вас хватит терпения, с приемлемым CRF для этого пресета. Игнорируйте placebo, так как он дает незначительный выигрыш при значительном увеличении времени кодирования. Обратите внимание, что значения CRF отличаются в зависимости от выбранного пресета, более медленный пресет обеспечивает большее сжатие на бит, но может увеличить размер файла. Если сравнить ultrafast с veryslow при одинаковом значении CRF, veryslow может создать файл большего размера с общим лучшим сжатием. Так, например, если -preset ultrafast с -crf 15 создает файл сравнимого размера с veryslow -crf 20, файл с пресетом veryslow будет иметь лучшее качество при том же размере файла. Вы также можете указать битрейт для пресета (см. ниже) вместо CRF для контроля размера файла при определенном уровне сжатия.

Выберите настройку (tune) (необязательно). По умолчанию отключено, и обычно не требуется устанавливать опцию настройки. x265 поддерживает следующие опции -tune: psnr, ssim, grain, zerolatency, fastdecode. Они объясняются в руководстве по H.264.

Например:

ffmpeg -i input -c:v libx265 -crf 26 -preset fast -c:a aac -b:a 128k output.mp4

Этот пример использует аудио AAC с битрейтом 128 кбит/с. Здесь используется встроенный кодировщик AAC FFmpeg, но в статье про AAC вы найдете информацию о дополнительных опциях.

Двухпроходное кодирование

Этот метод обычно используется, если вы нацелены на конкретный размер выходного файла, а качество от кадра к кадру менее важно. Лучше всего это объяснить на примере. Ваше видео длится 10 минут (600 секунд), и желаемый размер выходного файла — 200 МиБ. Поскольку битрейт = размер файла / продолжительность:

(200 МиБ * 8388.608 [переводит МиБ в кбит; примечание: не 8192, так как 1 кбит = 1000 бит]) / 600 секунд = ~2796 кбит/с общий битрейт
2796 - 128 кбит/с (желаемый битрейт аудио) = 2668 кбит/с битрейт видео

Вы также можете пропустить расчет битрейта, если уже знаете, какой конечный (средний) битрейт вам нужен.

Пример двухпроходного кодирования

Для двухпроходного кодирования вам нужно запустить ffmpeg дважды, почти с одинаковыми настройками, за исключением следующего:

В проходах 1 и 2 используйте опции -x265-params pass=1 и -x265-params pass=2 соответственно.
В проходе 1 выводите результат в нулевой файловый дескриптор, а не в реальный файл. (Это создаст лог-файл, который ffmpeg понадобится для второго прохода.)
В проходе 1 вы можете исключить аудио, указав -an.

Для libx265 опция -pass (которую вы бы использовали для libx264) не применима.

ffmpeg -y -i input -c:v libx265 -b:v 2600k -x265-params pass=1 -an -f null /dev/null && \
ffmpeg -i input -c:v libx265 -b:v 2600k -x265-params pass=2 -c:a aac -b:a 128k output.mp4

Примечание: Пользователи Windows должны использовать NUL вместо /dev/null и ^ вместо \.

Как и в случае с CRF, выберите самый медленный -preset, который можете себе позволить, и опционально примените настройку -tune. Обратите внимание, что при использовании более быстрых пресетов с тем же целевым битрейтом итоговое качество будет ниже, и наоборот.

Передача опций

Обычно опции передаются в x265 с помощью аргумента -x265-params, например: -x265-params "keyint=1:lossless=1". Для тонкой настройки процесса кодирования вы можете передать любую опцию, указанную в документации x265. Имейте в виду, что тонкая настройка любых опций обычно не требуется, если вы точно не знаете, что нужно изменить.

Кодирование без потерь

Используйте опцию -x265-params lossless=1. Добавлять -crf 0 не требуется.

Вы можете проверить кодирование без потерь, найдя x265 [info]: lossless compression ratio в выводе консоли вашей команды кодирования, или обратитесь к демультиплексору hash для проверки.

Кодирование только с внутрикадровым предсказанием (Intra encoding)

Используйте опцию -g 1 для FFmpeg 4.3 и новее или если вы используете сборку из основной ветки git. Более старые версии должны использовать -x265-params keyint=1.

Установка профилей

Профили можно установить с помощью опции -profile:v, аналогично libx264. См. список доступных профилей x265.

Совместимость с Final Cut и продуктами Apple

Чтобы сделать ваш файл совместимым с H.265 "промышленного стандарта" Apple, вы должны добавить следующий аргумент: -tag:v hvc1

Дополнительная информация

Документация API x265
Блог Netflix Tech — Крупномасштабное сравнение x264, x265 и libvpx (ссылка на статью)
П. Ханхарт и др., Субъективная оценка качества грядущего стандарта сжатия видео HEVC (PDF)