Question de base: qu'est-ce qu'un codec approprié pour stocker / archiver des données vidéo scientifiques sans perte ?
J'essaie d'aider mon groupe de recherche à stocker / archiver des vidéos enregistrées au microscope. Ces vidéos (en niveaux de gris) sont au format BGR24 non compressé (rawvideo), 660x492 @ 61fps, et durent généralement environ 1 minute. Mes collègues de laboratoire deviennent fous avec la taille de ces fichiers (gigaoctets chacun). J'ai suggéré de les compresser en utilisant un codec sans perte. (Le besoin de perte sans perte est dû au fait que les vidéos sont des données scientifiques; il existe donc un risque qu'un codec avec perte puisse altérer le contenu de manière incorrecte / inattendue.)
Voici ce que j'ai essayé. Tout d'abord, j'ai saisi les 10 premières secondes d'une de ces vidéos et converti au format monochrome (brut) à l'aide de FFMpeg.
ffmpeg -t 10 -i RecordedData.avi -c:v rawvideo -pix_fmt gray raw_gray.mkv
Ensuite, j'ai essayé d'utiliser le mode sans perte de libx264 (en définissant -crf 0) pour compresser le fichier résultant
ffmpeg -i raw-gray.mkv -c:v libx264 -crf 0 -pix_fmt yuv420p -color_range pc x264-yuv420p.mkv
Enfin, j'ai extrait les données brutes YUV des fichiers bruts et h264 MKV et les ai comparés.
ffmpeg -i raw-gray.mkv -c:v rawvideo -pix_fmt gray raw-gray.yuv
ffmpeg -i x264-yuv420p.mkv -c:v rawvideo -pix_fmt gray x264-decompressed.yuv
diff -sq raw-gray.yuv x264-decompressed.yuv
Ici, la diffcommande signale que les fichiers diffèrent lorsque je m'attendais à ce qu'ils soient identiques. Pourquoi est-ce? Est-ce juste une légère erreur d'arrondi, ou est-ce que je peux perdre quelque chose après avoir fait la compression H264 (supposément sans perte)? Il y a une certaine conversion des formats de pixels en cours ( gray (YUV400) <-> YUV420), mais les canaux de couleur (UV) doivent être vides car l'entrée est monochrome.
Si je perds effectivement quelque chose, puis-je faire quelque chose pour y remédier? Existe-t-il un autre codec (sans perte) qui pourrait être plus approprié pour mes données?
Mise à jour 1 : j'ai utilisé hexdump pour comparer plus en détail le contenu des données YUV non compressées de raw-gray.yuv(jamais compressé) et x264-decompressed.yuv(compressé puis décompressé). Voici les premiers octets.
[raw-gray.yuv]
00000000 4e 50 51 53 53 52 51 50 51 51 50 4f 50 50 50 50
00000010 51 51 50 51 52 53 51 51 52 52 53 53 52 51 51 53
00000020 51 53 54 55 53 51 52 54 53 53 52 50 51 50 52 52
00000030 51 52 51 51 51 52 54 52 52 52 51 51 51 53 57 58
00000040 57 57 55 54 54 52 53 51 51 52 53 55 55 54 53 53
00000050 51 51 52 52 53 52 51 50 50 50 50 51 51 4f 4f 4e
00000060 4c 4d 4e 4d 4f 50 4f 50 51 51 51 52 52 52 52 50
00000070 50 50 52 52 53 55 55 55 57 52 53 53 53 54 56 56
[x264-decompressed.yuv]
00000000 53 55 56 57 57 56 56 55 56 56 55 54 55 55 55 55
00000010 56 56 55 56 56 57 56 56 56 56 57 57 56 56 56 57
00000020 56 57 58 59 57 56 56 58 57 57 56 55 56 55 56 56
00000030 56 56 56 56 56 56 58 56 56 56 56 56 56 57 5b 5c
00000040 5b 5b 59 58 58 56 57 56 56 56 57 59 59 58 57 57
00000050 56 56 56 56 57 56 56 55 55 55 55 56 56 54 54 53
00000060 51 52 53 52 54 55 54 55 56 56 56 56 56 56 56 55
00000070 55 55 56 56 57 59 59 59 5b 56 57 57 57 58 5a 5a
Les valeurs de l'ancien fichier sont de 4 à 5 inférieures aux valeurs de ce dernier. La même chose se trouve en creusant un peu plus profondément dans le fichier.
Mise à jour 2 : Si j'utilise libx264 en mode RVB, je peux obtenir une correspondance exacte avec l'original en faisant la même chose que ci-dessus en plus de ce qui suit.
ffmpeg -i raw-gray.mkv -c:v libx264rgb -crf 0 -pix_fmt bgr24 x264-bgr24.mkv
ffmpeg -i x264-bgr24.mkv -c:v rawvideo -pix_fmt gray x264-bgr24-decomp.yuv
diff -sq raw-gray.yuv x264-bgr24-decomp.yuv
La dernière commande signale que les deux fichiers sont identiques . Malheureusement, il x264-bgr24.mkvest environ 3 fois plus grand que x264-yuv420.mkvla compression en mode RVB.
J'ai lu quelque part que libx264 comprime efficacement la vidéo en niveaux de gris en mode YUV car il détecte que seul le canal Y contient des informations réelles (les canaux U et V sont tous les deux nuls pour la vidéo monochrome). En mode RVB, je pense que tous les canaux contiendraient des informations identiques pour l'entrée monochrome. Peut-être que libx264rgb n'en profite pas.
Donc, existe-t-il un moyen pour moi d'utiliser le mode YUV sans altérer la vidéo, car la compression est beaucoup plus efficace de cette façon?
Mise à jour 3 : j'ai pu résoudre le problème avec libx264 en utilisant -pix_fmt yuvj420pau lieu de -pix_fmt yuv420p -color_range pc. Ensuite, je reproduis le fichier d'origine exactement après compression / décompression. De la documentation FFmpeg, j'avais l'impression que ces deux ensembles de drapeaux étaient équivalents, mais ce n'est évidemment pas le cas. Le seul problème est que je reçois un avertissement avec ce dernier ensemble de drapeaux: [swscaler @ 0x55b56347fe20] deprecated pixel format used, make sure you set the range correctly. J'ai également trouvé ce rapport de bogue qui pourrait être lié à mon problème. Je ne suis pas sûr de la "bonne" façon de faire les choses sans utiliser le format pixel yuvj420p apparemment déconseillé.
compare pour les comparer.
hexdump) et d'exécuter le diff à ce sujet.diffdira simplement que les fichiers sont quelque part différents. Un bit, un mégaoctet, c'est tout de même. En inspectant le différentiel hexadécimal, vous pouvez mieux estimer ce qui s'est passé et si vous devez vous inquiéter. Vérifiez également que l'opération n'a pas arrondi la largeur ou la hauteur de la vidéo (je m'en suis aperçu).