Просмотр кода страницы Рендеринг видео формата PAL с DV камеры и его сжатие в h264

Время от времени приходится захватывать со старенькой [[wikipedia:ru:MiniDV|miniDV]] камеры видео и, отредактировав его в моём любимом [[wikipedia:ru:Sony_Vegas|Sony Vagas]], рендерить его и пережимать для дальнейшего хранения на дисках. Т.к. камера старая то, первые мои видео были не в сравнение хуже по всем параметрам и зачастую даже неправильно захваченные (потеря разрешения) и неправильно сжаты. В общем со временем я получал понемногу новые знания в этой области, появлялись новые кодеки, росла мощь компьютера.

В данном материале делаю себе памятку по рендерингу видеоматериала, подготовленного в [[wikipedia:ru:Sony_Vegas|Sony Vagas]] и по его сжатию.

==Рендеринг видео в формате PAL в Sony Vegas==
Будем считать, что у нас уже создан проект в [[wikipedia:ru:Sony_Vegas|Sony Vagas]], всё нарезано, склеено, наложена музыка или другие аудио эффекты, выполнены все необходимые переходы и другие преобразования. Осталось добавить пару картинок (фотографий), настроить их и указав параметры рендеринга - выполнить его.

===Настройка параметров вставленных изображений===
Т.к. формат видео [[wikipedia:ru:PAL|PAL]] подразумеват, что у нас PAR (Pixel Aspect Ratio) не равно 1:1, а фотографии с цифрового фотоаппарата выполнены как раз в формате PAR = 1:1, то использование стандартного разрешение фотографий <math>720 \times 576 </math> (стандартное разрешение [[wikipedia:ru:PAL|PAL]]) не пройдёт.

PAR у стандарта [[wikipedia:ru:PAL|PAL]] 576i (то есть 576 строк изображения по вертикале с черезстрочной развёрткой) равен <math>\frac{59}{54}</math>, поэтому на каждый пиксель [[wikipedia:ru:PAL|PAL]] развёртки приходится 1.09259 обычных, квадратных пикселя. Соответственно для того, чтобы наша фотография полностью покрывала собой видеокадр, её разрешение по горизонтали должно быть <math>720 \times \frac{59}{54} = 720 \times 1,09259 = 787 </math>.

Таким образом, для вставки в видеоролик надо подготовить фотографии с разрешением <math>787 \times 576 </math>. Если кликнуть на фотографии правой кнопкой мыши, то они должны иметь следующие свойства:

<gallery caption="Свойства изображений" widths="100px" heights="133px" perrow="2">
Image:SonyVegas_img_properties_01.png|Базовые свойства картинки
Image:SonyVegas_img_properties_02.png|Свойства настройки PAR
</gallery>

===Настройка параметров проекта===
Не совсем понял важность этих настроек, но по видимому их надо выставлять в самом начале использования [[wikipedia:ru:Sony_Vegas|Sony Vagas]]'а, а не в самый последний момент перед рендерингом.

Важно выбрать правильный Pixel Aspect Ratio, ширину и высоту изображения.

====Чересстрочная развёртка (гребёнка на видео, расчёска) и её решение в SonyVegas====
{{note|не лучший по качеству вариант, но удобен своей быстротой, так как работает в SonyVegas из коробки}}
Видео с камеры поступает в чересстрочном формате (interlaced), что в принципе не так удобно и хорошо в глобальном смысле, но является необходимость для экономии ресурсов. Даже современное вещание HD идёт со спутника в формате 1080i, то есть с гребёнкой. Многие плееры на компьютере и телевизоры автоматом решают эту проблему. Но конечно всегда приятнее иметь полноценные кадры, а не полукадры.

Решить эту проблему можно прямо в SonyVegas. Для этого надо надо обратить внимание на прогрессивный скан изображения, чтобы не было черезстрочной развёртки и не забыть выбрать метод деинтерлейсинга (deinterlace method). Иначе изображение получается из двух полукадров и в моменты активного движения на экрне появляются горизонтальное расслоение картинки.

Для аудио я поставил частоту дискритизации 48 kHz, а битность 24 бита, т.к. при съёмке на камере в меню тоже выбираю всегда для звука 24 бита. Остальное более детально видно из скриншотов.

<gallery caption="Свойства проекта Sony Vegas с DeInterlaced" widths="100px" heights="118px" perrow="2">
Image:SonyVegas_project_properties_01.png|Свойства видео потока
Image:SonyVegas_project_properties_02.png|Свойства аудио
</gallery>

====Чересстрочная развёртка (гребёнка на видео, расчёска) и её решение в YADIF====
Не смотря на то, что из коробки SonyVegas решает проблему гребёнки лучше использовать сторонние библиотеки по deinterlacing видео потока, т.к. метод blendfields не очень хорош.

Самый простой и распространённый фильтр, решающий этот вопрос это '''yadif'''. Чтобы его использовать предварительно нужно срендерить проект в ''SonyVegas'' без устранения чересстрочности, чтобы не терять в качестве материала, а потом уже устранить её более качественным методом, который не так портит сильно картику как метод '''blend fields'''. Параметры рендеринга проекта показаны на скриншотах ниже. {{note|Важно отметить, что у обычного PAL/DV первым идёт '''Lower field (bottom)'''. Для HD DV всё наоборот.}} Для моего случая нашёлся даже встроенный в SoneVegas профиль.

<gallery caption="Свойства проекта Sony Vegas с Interlaced" widths="100px" heights="118px" perrow="2">
Image:SonyVegas_project_properties_interlaced_01.png|Свойства видео потока
Image:SonyVegas_project_properties_interlaced_02.png|Свойства аудио
</gallery>

Как действовать с готовым отрендеренным чересстрочным видео посмотрим чуть дальше.

===Рендеринг прогрессивного (DeInterlaced) видео потока и его настройки===
[[Изображение:SonyVegas_render_as_01.png|thumb|right|Меню '''Render As''']]
После того, как все выполнено, то можно приступать к самому процессу рендеринга. Нажимаем {{Codeline|file->render as}} и приступаем к настройкам.

Первым делом выбираю куда сохранить файл с видео, затем формат сохранения. Тут важно выбрать '''Avi Без сжатия'''. Убираем галку ''Strech video to fill output frame size (do not letterbox''), если она стояла уже. Затем нажимаем кнопочку ''Custom'' для того, чтобы настроить шаблон рендеринга (несжатое видео - ''uncompressed'') более детально.

Здесь как и везде ранее я ставлю настройки на максимальное качество. Больше об этом не повторяюсь. Затем выбираем формат изображения - [[wikipedia:ru:PAL|PAL]] DV и соответственно размер кадра, частоту кадров - 25/с, прогрессивную развёртку, и формат видео - '''Не сжатое''' (video format - uncompresed). Последние две галки, стоящие у меня очень сомнительны. Потому как альфаканала у меня вроде как и не было даже на вставленных в видеоряд фотографиях (формат jpg). Т.к. я отдельно рендерю и готовлю видео и звук, то галочку '''Include Audio''' можно убрать. Иначе посоветовал бы использовать приведённые на картинке параметры.

<gallery caption="Свойства проекта DeInterlaced Sony Vegas" widths="100px" heights="148px" perrow="3">
Image:SonyVegas_render_as_02.png|Общие свойства, а так же качество видео
Image:SonyVegas_render_as_03.png|Настройка рендеринга видео
Image:SonyVegas_render_as_04.png|Настройка параметров аудио
</gallery>

===Рендеринг чересстрочного (Interlaced) видео потока и его настройки===
В принципе тут всё практически тоже самое, что и с прогрессивной развёрткой - настраиваем все параметры на максимум, ставим несжатое видео, но делаем поправку на ''interlaced'' поток.

[[Изображение:SonyVegas_render_as_interlaced_01.png|thumb|right|Меню '''Render As''']]

Важно обратить внимание на поле {{codeline|Field Order}} - ''Lower field first''
Остальное не отличается от случая удалениея расчёски прямо в SonyVegas на лету. Посмотреть соответствующие картинки можно ниже.

<gallery caption="Свойства проекта Sony Vegas interlaced" widths="100px" heights="148px" perrow="3">
Image:SonyVegas_render_as_interlaced_02.png|Общие свойства, а так же качество видео
Image:SonyVegas_render_as_interlaced_03.png|Настройка рендеринга видео
Image:SonyVegas_render_as_interlaced_04.png|Настройка параметров аудио
</gallery>

==Устранение чересстрочности видео файла с помощью YADIF - DeInterlace видео потока==
Для устранения гребёнки я использую один из самых простых, но в то же время эффективных методов. Это использование библиотеки {{codeline|Yadif + VirtualDub + AviSynth}}.

Для начала требуется установить [http://avisynth.nl/index.php/Main_Page '''AviSynth''']. После чего установить [http://virtualdub.sourceforge.net/ '''VirtualDub 32x'''] и потом, для VirtualDub 32x поставить [http://avisynth.org.ru/yadif/yadif-rus.html '''yadif'''] плагин.

После чего пишем следующий простенкий скриптик для avisynth, который будет производить deinterlace.
* Первой строчкой мы подгружаем плагин Yadif (нужную DLL'ку)
* Затем указываем путь к файлу с несжатым чересстрочным видео потоком
* Далее меняем схему хранения информации о цвете (изначально после SonyVegas у нас идёт RGB24 (8 бит на канал), что не совсем устраивает
* Наконец запускаем сам процесс устранения чересстрочности yadif(0,0):
** Первым параметром мы указываем метод обработки: ''mode = 0 : temporal and spatial interlacing check (default)''.
** Вторым пораметром идёт указание на то, что у нас первым идёт lower field (PAL DV стандарт именно таков): ''order = 0 : Bottom field first.''

{{File|DeInterlace_with_YADif_x86_virtualDub.avs|
<syntaxhighlight lang="bash" line start="1" line="GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS" enclose="div">
LoadCplugin("c:\Program Files (x86)\virtualDub32\plugins32\yadif.dll")
AVISource("BlueBay_2007_uncompressed.avi")
ConvertToYUY2()
yadif(0,0)
</syntaxhighlight>
}}
[[Изображение:VirtualDubOpenAVSscript.png|thumb|VirtualDub open AVS script]]


Теперь запускаем '''VirtualDub''' и загружаем наш видеопроект выбрав в меню {{codeline|File -> Open video file ctrl+O}} и указав в проводнике путь к нашему только что созданному AVS скрипту.

В программе VirtualDub настройки могут остаться все в умолчальных значениях, так как они выставленны очень универсально. В нашем случае в пункте меню '''Audio''' идёт '''Direct Stream Copy''', а в пункте '''Video''' стоит '''Full processing mode''', при этом можно на всякий случай глянуть там же '''Filters''', '''Frame Rate''', '''color depth''', '''compression''', но там должно быть всё в порядке.

Теперь нужно выбрать {{codeline|File -> Save as AVI}} и начать процесс обработки видео.

==Рендеринг аудио==
Для этой операции можно использовать и предыдущий раздел, убрав только галочку у настроек видео - Include Videio и поставив в аудио настройках - include audio. А потом получившееся несжатое аудио выцепить из avi контейнера и обработать как уже будет угодно. Но я не маньяк по поводу аудио и меня вполне устроили варианты сжатия аудио сразу в [[wikipedia:ru:Sony_Vegas|Sony Vagas]].

Использовать шаблоны без потери качества типа [[wikipedia:ru:FLAC|flac]] я не стал. Попробовал сперва [[wikipedia:ru:Dolby_Digital|AC-3]] studio 192 kbps, но в результате окончательной обработки и соединения видео и аудио в одном контейнере тольк [[wikipedia:ru:VLC|VLC]] стал нормально проигрывать окончательный результат. Для нормальной работы [[wikipedia:ru:Media_Player_Classic|Media Player Classic]] потребовалась установка [http://ac3filter.net/ AC3 filter]. В общем как итог вернулся к старому доброму [[wikipedia:ru:MP3|mp3]].

Выбрал 256 kbps при 48 kHz, затем '''отказался от Joint Stereo''' и остался на старом добром '''Stereo''' варианте. В итоге получил вполне приемлимое качество результата. Аудио у нас теперь полностью готово, срендерино и сразу же сжато уже. Приступаем к сжатию видео потока.

==Сжатие видео потока в Windows==
[[Изображение:SonyVegas_x264_settings.png|thumb|right|Настройки MeGUI для сжатия видео]]
Для этого я ипользовал програмку [[wikipedia:ru:X264|x264]] (бесплатную реализацию [[wikipedia:ru:H.264|h264]] кодека), а для работы с консольной програмкой - бесплатную графическую оболочку '''MeGUI'''.

В новой версии значительно упростился вариант выбора настроек, что сильно облегчает работу не эксперту в этом деле (как я). Для максимального качества и жертвуя скоростью выбраем основную настройку в режим Placebo =). Битрейт для формата [[wikipedia:ru:PAL|PAL]] <math>720 \times 576</math> мне кажется в 4000 очень даже неплохим и перекрывающим все потребности (тут надо ещё учесть, что это не какой-нибудь там DivX или подобное, а [[wikipedia:ru:H.264|h264]]). Колличество проходов выбираме 3. Тут главное перед финальным стартом протестировать на коротких роликах (срендерить в Вегасе ролики по 10-20 секунд), т.к. перед третьим проходом полученный после первых двух результат перезаписывается (надо не забыть поставить галочку - не спрашивать об этом больше!). 

Хотя разработчики [[wikipedia:ru:X264|x264]] пишут, что настройка в 3 прохода это ерунда, разработчики MeGUI утверждают у себя обратное. При двух и трёх проходах размер исходного видео меняется. По качеству я серьёзных отличий не заметил. Если вы не торопитесь и мощность компьютера позволяет, то третий проход лишним думаю не будет, ну уж точно хуже не сделает.

===AviSynth===
После настройки качества сжатия, я выбираю всегда контейнре mp4, (хотя если верить чётким доводам в обсуждениях на том же формуе rutracker.org (бывший torrents.ru), то mkv лучше. Но тут дело не в этом. После сжатия видео при его просмотре мы имеем вполне разумные умолчальные настройки '''Display Aspect Ratio''' как 5:4, т.к. формат кадра у нас <math>720 \times 576</math>, однако не будет забывать что пиксели у нас не квадратные и формат кадра должен быть 4:3. Можно в принципе перед просмотром в том же [[wikipedia:ru:Media_Player_Classic|Media Player Classic]] поменять настройки вывода изображения ({{Codeline|View -> Video Frame -> Override Aspect Ratio}}), но можно это прописать перед сжатием видео файла ещё в [[wikipedia:ru:AviSynth|AviSynth]] скрипте (не совсем уверен, что это правильный метод и возможно он где-то не сработает и надо будет всё же руками при просмотре выставлять Display Aspect Ratio как 4:3).

{{file|AviSynth_for_MeGUI.avs|
<syntaxhighlight lang="bash" line start="1" line="GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS" enclose="div">
AVISource("egypt9.avi")
ConvertToYV12()
global MeGUI_darx = 4
global MeGUI_dary = 3
return last
</syntaxhighlight>}}

==Объединяем видео и аудио в контейнере mp4==
[[Изображение:SonVegas_yamb.png|thumb|right|Окно программы Yamb]]
Для этого я использую очень удобную и простую програмку - [http://yamb.unite-video.com/ '''Yamb'''] ('''Y'''et '''A'''nother '''M'''P4'''B'''ox UI). Пользоваться программой добно и просто. Весь процесс занимает несколько минут, а на выходе мы получаем готовое видео в контейнере mp4. Всё что требуется это выбрать мультимедиа файлы для слияния в контейнере (это наше [[wikipedia:ru:MP3|mp3]] аудио файл и mp4 видео файл). Всё остальное программа делает сама.

==Сжатие видеопотока в Linux==
Имея свой сервер, который работает круглосуточно, я подумал, что было бы здорово использовать его ресурсы для сжатия видео кодеком '''h264''', не загружая не несколько дней 100% нагрузкой свой основной рабочий компьютер.

Для этого я использую '''ffmpeg''', запущенный в '''screen''''е. Про то, что это и как установить и запустить я писать не будут. Это вопрос другой статьи. Тут приведу два скрипта, которые реализуют два разных подхода к сжатию видео.

Оба скрипта запускаются по принципу
{{root|./script video.avi}}

Так же оба подхода помогают настроить параметры сжатия аудио потока (дискритизацию, битрейт, колличество каналов и кодек).

Затем следует настройка видео потока. Можно настроить соотношение сторон при просмотре - DAR (display aspect ratio), что в нашем случае PAL DV равно <math>\frac{4}{3}</math>, SAR, равное простому соотношению колличества пикселей по ширине и высоте, видео битрейт (только для первого подхода в случае ручной установки битрейта) (для себя в случае видео PAL <math>720 \times 576</math> я выбрал 10 000 килобит/с, указать разрешение, кодек, колличество кадров в секунду, формат пикселей yuvj420p, Constant Rate Factor (только в случае второго подхода с переменным битрейтом).

После чего идёт настройка устранения чересстрочности (нам она не нужна), указание на использование многопоточного сжатия, время снятие скриншотов (происходит снятие скриншотов несжатого видео и сжатого для оценки результата работы), есть возможность отрендерить тестовый кусочек видео.

===Установка битрейта в ручную===
Этот подход обрабатывает видео в 2 прохода и заранее позволяет установить постоянный битрейт для видео потока, что в свою очередь помогает заранее определить размер выходного файла. Этот метод я и использую как основной для себя. При этом ниже как раз указан рабочий скрипт и те параметры кодирования, которые применяются для PAL DV у меня.

{{File|encode_x264_const_video_bitrate.sh|
<syntaxhighlight lang="bash" line start="1" line="GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS" enclose="div">
#!/bin/bash

##############
# Two pass encoding using
# Constant Bit Rate and Placebo profile
# read more about it here
# https://trac.ffmpeg.org/wiki/x264EncodingGuide
# http://mewiki.project357.com/wiki/X264_Settings#Ratecontrol
##############


#------- Check input vars -----------
ARGS=1
if [ $# -ne "$ARGS" ]
then
  echo "Usage: `basename $0` Video_file_name"
  echo "Example: `basename $0` my_video.avi"
  exit 0
else
  echo "args OK"
  VideoFileName=$1
  filename=$(basename $VideoFileName)
  filename=${filename%.*}
fi


#----Variables:-------
#audio
audioDiscr="48000"
audioBitRate="320k"
audioChannels="2"
audioCodec="libmp3lame"

#video
aspectratio="-aspect 4:3 -vf setsar=5:4" #aspect=DAR; SAR=Width:Height (in pixels); PAR=DAR:SAR
videoBitRate="10000k"
videoSize="720x576"
videoCodec="libx264"
videofps="25"
rgb24toyuvj420p="-pix_fmt yuvj420p" #use it only if we have source in RGB24 after SonyVegas for example and want to force ffmpeg to use yuvJ420p instead of yuv420p (see https://frapsforum.com/threads/fraps-lossless-rgb-ffmpeg-washed-out-mp4.1342/ )

#other
deinterlace="" #"-deinterlace" #try not to use it ever. instead use aviSynth and Yadif
threads="0"
sstime="00:00:55" #screenshot time (HH:MM:SS)
testpiece="" #-ss 00:00:05 -t 00:00:01" #начать с 5ой секунды и длиной в 1 секунду

#------First Pass --------
nice -n 19 ffmpeg -y -i $VideoFileName -pass 1 \
$rgb24toyuvj420p -s $videoSize -r $videofps -vcodec $videoCodec -b:v $videoBitRate \
-vpre placebo_firstpass -threads $threads \
$testpiece $deinterlace \
-f mp4 -an $aspectratio $filename.mp4

#------Second Pass --------
nice -n 19 ffmpeg -y -i $VideoFileName -pass 2 \
-c:a $audioCodec -ar $audioDiscr -b:a $audioBitRate -ac $audioChannels \
$rgb24toyuvj420p -s $videoSize -r $videofps -vcodec $videoCodec -b:v $videoBitRate \
-vpre placebo -threads $threads \
$testpiece $deinterlace \
-f mp4 $aspectratio $filename.mp4

#----Make SS for comparison----
ffmpeg -i $VideoFileName $rgb24toyuvj420p -an -ss $sstime -r 1 -vframes 1 -y source_$filename.jpg
ffmpeg -i $filename.mp4 -an -ss $sstime -r 1 -vframes 1 -y encoded_$filename.jpg

</syntaxhighlight>
}}

===Динамический видео битрейт===
Данный подход позволяет установить уровень требуемого качества сжатия (от без потерь до достаточно сильно зажатого видео). Работает скрипт в 1 проход. Установив уровень качества видео потока, мы даём системе на откуп подборку видео битрейта. Размер файла мы контролировать не сможем уже.
{{note|<nowiki>crf = 15 примерно соответствует битрейту 10 000, ну или капельку хуже, и имеет битрейт на выходе в районе 8-9 тысяч.</nowiki>}}

{{File|encode_x264_crf.sh|
<syntaxhighlight lang="bash" line start="1" line="GESHI_FANCY_LINE_NUMBERS" enclose="div">
#!/bin/bash

##############
# One pass encoding using
# Constant Rate Factor (CRF) and Placebo profile
# read more about it here
# https://trac.ffmpeg.org/wiki/x264EncodingGuide
# http://mewiki.project357.com/wiki/X264_Settings#Ratecontrol
##############


#------- Check input vars -----------
ARGS=1
if [ $# -ne "$ARGS" ]
then
  echo "Usage: `basename $0` Video_file_name"
  echo "Example: `basename $0` my_video.avi"
  exit 0
else
  echo "args OK"
  VideoFileName=$1
  filename=$(basename $VideoFileName)
  filename=${filename%.*}
fi


#----Variables:-------
#audio
audioDiscr="48000"
audioBitRate="320k"
audioChannels="2"
audioCodec="libmp3lame"

#video
aspectratio="-aspect 4:3 -vf setsar=5:4" #aspect=DAR; SAR=Width:Height (in pixels); PAR=DAR:SAR
videoSize="720x576"
videoCodec="libx264"
videofps="25"
constantRateFactor="15.0"
rgb24toyuvj420p="-pix_fmt yuvj420p" #use it only if we have source in RGB24 after SonyVegas for example and want to force ffmpeg to use yuvJ420p instead of yuv420p (see https://frapsforum.com/threads/fraps-lossless-rgb-ffmpeg-washed-out-mp4.1342/ )

#other
deinterlace="" #"-deinterlace" #try not to use it ever. instead use aviSynth and Yadif
threads="0"
sstime="00:00:01" #screenshot time (HH:MM:SS)
testpiece="-ss 00:00:05 -t 00:00:01" #начать с 5ой секунды и длиной в 1 секунду


#------Encoding --------
nice -n 19 ffmpeg -y -i $VideoFileName \
-c:a $audioCodec -ar $audioDiscr -b:a $audioBitRate -ac $audioChannels \
$rgb24toyuvj420p -s $videoSize -r $videofps -vcodec $videoCodec -crf $constantRateFactor \
-vpre placebo -threads $threads \
$testpiece $deinterlace \
-f mp4 $aspectratio $filename.mp4

#----Make SS for comparison----
ffmpeg -i $VideoFileName $rgb24toyuvj420p -an -ss $sstime -r 1 -vframes 1 -y source_$filename.jpg
ffmpeg -i $filename.mp4 -an -ss $sstime -r 1 -vframes 1 -y encoded_$filename.jpg

</syntaxhighlight>
}}

==Ссылки==
А теперь несколько полезных ссылочек:
* [http://www.provegas.ru/forum/showthread.php?t=773 Соотношение] сторон и размер кадра. Статья на форуме.
* [[wikipedia:en:Pixel_aspect_ratio|PAR]] на википедии
* [http://www.afterdawn.com/glossary/term.cfm/aspect_ratio Aspect] ratio
* [http://forums.creativecow.net/thread/2/910838 Небольшой] тред о PAL miniDV и Aspect Ratio
* [[wikipedia:en:High-definition_television|HDTV]]
* [http://x264.nl/ x264] веб сайт программы для сжатия видео.


[[Category:Index]]
[[Category:Video]]