10bit視頻編碼--特性及全面播放方法介紹

1、本文章2012.1.18更新測(cè)試用視頻：一、前言10bit視頻的播放，想偷懶的人可以直接用最新版MPC-HC、Potplayer 、mplayer、QQ影音等播放器，或者使用各種解碼包的最新版（都是使用 ffdshow/LAV實(shí)現(xiàn)解碼的），其內(nèi)部解碼器都是基于ffmpeg（libav） 的。這些播放器和解碼器中用的色彩轉(zhuǎn)換也基本都是libswscale ,所以有部分會(huì)出現(xiàn)色彩空間轉(zhuǎn)換上的錯(cuò)誤以及dither方式的不恰當(dāng)。并且由于10bit YUV 到8bit YUV 再到8bit RGB 的坑爹轉(zhuǎn)換過程使損失也大大增加（前一步對(duì)于10bit而言還有dither的過程，可以增加一定的精度，8bi

2、t視頻播放就是做了后面的一步，所以即使這樣 10bit的效果也還是比8bit重編碼的情況好不少）。于是對(duì)回放質(zhì)量（8bit、10bit都能受益）有追求的可以參考下面介紹的基于MPC-HC 使用madVR的播放教程，也可以看VX的播放攻略，其中也包括對(duì)于電腦性能不足的情況的解決方案： http:關(guān)于10bit 視頻播放對(duì)電腦性能的要求，主要是不支持硬解（包括DXVA、CUVID、QuickSync ）,所以要 靠軟解，而目前 軟解10bit 視頻 效率最高 的就是 LAV VideoDecoders ，基本上短時(shí)碼率不超過 30Mbps 的話現(xiàn)在的雙核 CPU都能應(yīng)付。但為了最佳 的回放要靠ma

3、dVR 渲染器，而madVR 內(nèi)部各種mad的處理過程靠的不是 CPU,而是GPU的Shader ,也就是說顯卡不能太差，顯卡要能支持DX 9.0c ,顯存最好在 384MBGT420M以上，對(duì)顯卡性能的要求我沒有什么可以參考的依據(jù)，只知道我自己筆記本上的 和HTPC上的HD5550 都毫無壓力。二、10bit的優(yōu)勢(shì)有關(guān)10bit重編碼的優(yōu)勢(shì)，實(shí)際上就是用更高位深來進(jìn)行數(shù)據(jù)的有損編碼的優(yōu)勢(shì)，而且 bit越高效果越好。最簡(jiǎn)單的一句話就是， 壓縮率更高，以更低的碼率提供更好的還原效果，這已經(jīng)足夠具有意義了。在二進(jìn)制下對(duì)8bit的源數(shù)據(jù)進(jìn)行有損編碼，造成相同量化損失時(shí)，以8bit為100%的erro

4、r（殘差）時(shí)，9bit 為 50% 的 error , 10bit 為 25% , 12bit 為 6.25% 所以在 HEVC （也就是H.265 ）里有個(gè)叫 EDI （Internal bit depth increase ）的技術(shù)，就是用 12bit 的內(nèi) 部精度來進(jìn)行8bit源數(shù)據(jù)的重編碼。例如：8bit 源數(shù)據(jù)：100110108bit 量化后：1001101110bit 量化后：100110100112bit 量化后：100110100001當(dāng)然相同量化時(shí)肯定是 bit越高的數(shù)據(jù)占的容量多，但由于損失程度的降低，綜合下來的結(jié)果是，相同碼率下高位深編碼的還原程度始終大于等于低位深。而

5、其實(shí)在目前的大部分有損音頻編碼里，不管輸入的是16bit整數(shù)還是24bit整數(shù)，其內(nèi)部都是用32bit浮點(diǎn)數(shù)來進(jìn)行編碼的，能大大減小error 。至于為什么不在視頻里用浮點(diǎn)數(shù) 編碼，可能的原因之一是，目前最強(qiáng)的桌面級(jí)CPU也只能勉強(qiáng)解碼一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)編碼的1080p 24fps 視頻。至于你想說：“我只有8bit的顯示設(shè)備，10bit有什么用呢？"這不是什么問題，因?yàn)樽罱K是要靠dither （抖動(dòng)）轉(zhuǎn)換成 8bit RGB的，事實(shí)上madVR 內(nèi)部是不管你 8bit還是 10bit輸入，都先升到16bit進(jìn)行處理，最后再 dither成8bit RGB32 進(jìn)行輸出，所以它 才能實(shí)現(xiàn)最高

6、精度的轉(zhuǎn)換和最小的error。而且最近還有這么一篇文章，對(duì)不同位深的 YUV空間的色彩數(shù)量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)8bit YUV轉(zhuǎn)換成RGB后遠(yuǎn)遠(yuǎn)到達(dá)不了 8bit RGB的16777216 色（目前大部分高清視頻就是屬于 8bit-Rec709 的情況），只有用10bit及以上精度 YUV轉(zhuǎn)換為8bit RGB 才能達(dá)到16.7M 色：http:goldenhige.cocolog-nifty.gb2416777216yu.html另外也可參考這里 ta 流氓軟件王所說的三、對(duì)比測(cè)試我對(duì)10bit與8bit編碼的客觀測(cè)試結(jié)果，橫軸為碼率，豎軸為 1/（1-SSIM） , SSIM （結(jié)構(gòu)相似度）是一

7、種衡量兩畫面間相似度的算法（在這里是編碼后的視頻和源視頻的比較）。另外我這里出于個(gè)人需求順便對(duì)mbtree 的情況做了測(cè)試，對(duì)此不感興趣的可以無視。上圖以Clannad AS EP01的3654-17653 幀（正片的大約前一半，不含 OP ）為測(cè)試片段，代表典型動(dòng)畫的情況。下圖以The Dark Knight 的1273-9327幀為測(cè)試片段，代表電影的情況，而且是全部IMAX的片段，噪點(diǎn)也比較少，可以看作高畫質(zhì)片源。上圖中可以看到同樣達(dá)到200的1/（1-SSIM） 時(shí)，8bit需要4500kbps ,而10bit只需要1200kbps ,這樣的優(yōu)勢(shì)我覺得不需要多說什么了。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，1

8、0bit對(duì)于gradient （梯度變化）的畫面（特別像是暗場(chǎng)之類的）優(yōu)勢(shì)特別明顯，客觀上 SSIM值很高，主觀上基本不會(huì)產(chǎn)生banding（色彩過渡區(qū)域的色帶）。當(dāng)然我也遇到了個(gè)別奇葩片源比如龍珠Z的BD-BOX ,非常強(qiáng)的動(dòng)態(tài)噪點(diǎn)，crf=20 跑出 來了 25Mbps 的碼率，而且這時(shí) 10bit和8bit重編碼的差距基本可以忽略。四、播放相關(guān)我更新這篇文章時(shí)(2012.1.18 )所使用的軟件及版本：Media Player Classic HomeCinema (x86), 971, BE Modffdshow tryouts project, svn 4257 (x8

9、6) - MSVC2010LAV Filters 0.44madVR 0.80Haali Media Splitter v1.11.288.0Reclock 下面我以基于MPC-HC的播放設(shè)置為例，其他播放器的做法也類似。播放推薦使用的軟件/濾鏡：1 .(推薦)MPC-HC 播放器下載地址：http:/www.xvidvideo.ru/media-player-classic-home-cinema-x86-x64/或http:/xhmikosr.1f0.de/index.php?folder=bXBjLWhj下載x86版本2 .（可選但推薦）LAV Filters 分離器/音視

10、頻解碼器下載地址：http:/showthread.php?t=156191或http:xhmikosr.1f0.de/index.php?folder=bGF2ZmlsdGVycw下載“ Installer （both x86/x64）: 也就是安裝版，使用最方便安裝時(shí)注意勾選 FLAC的分離、解碼支持3 .（推薦）madVR渲染器下載地址：/showthread.php?t=146228下載以后解壓出來的madVR 文件夾放在 純英文目錄 中，然后雙擊里面的install.bat 即可注冊(cè)好，注意保留這個(gè)文件夾。4 .

11、（可選）Haali分離器下載地址：http:或http:/www.free- matroska splitter download.htmmkv還是更推薦使用 Haali Media Splitter作為分離器，因?yàn)樗苤С治募g的Link ,比如一些把 OP、ED切到外面去的壓制，然后播放正片時(shí)會(huì)自動(dòng)根據(jù)UID在指定的章節(jié)連接到那些文件。如果不需要這個(gè)功能的話，LAV Splitter 就夠用了。但是Haali有個(gè)霸道的設(shè)定，改變了 H.264 的MediaType ,導(dǎo)致一些解碼器無法正常調(diào)用（我這里用到的LAV和ffdshow 沒有問題），所以如果需要用到其他一些解碼器的話在Haali

12、的設(shè)置里將 OutputUse custom media type for H.264設(shè)為 No 。另外現(xiàn)在也有個(gè) AV Splitter ,支持更多自定義的高級(jí)功能，喜歡折騰的可以嘗試。5 .（可選）ffdshow tryout解碼器組件下載地址：http:/www.xvidvideo.ru/ffdshow-tryouts-project-x86-x64/或http:xhmikosr.1f0.de/index.php?folder=ZmZkc2hvdw下載x86版本，Intel的CPU可以選icl12編譯版，MSVC2010 編譯版通用。6 .（可選）Reclock下載地址：我主要是用到了它

13、的WASAPI獨(dú)占輸出，可以實(shí)現(xiàn)音頻解碼后的PCM信號(hào)bit exact輸出至音頻設(shè)備（不受操作系統(tǒng)的混音、重采樣影響） 。7 .（可選）xy-VSFilter下載地址http:一個(gè)國人基于 VSFilter 2.39進(jìn)行優(yōu)化修改后的VSFilter ,對(duì)于ASS字幕播放的效率大大提高，也能支持10bit/16bit的輸入/輸出，自動(dòng)根據(jù)分辨率判斷 BT.601/BT.709進(jìn)彳T RGB轉(zhuǎn)換備注:現(xiàn)在LAV Filters、madVR、xy-VSFilter間正在研究新的濾鏡間的通信方式，比如最近LAV和madVR 同時(shí)放出測(cè)試版，前者支持DXVA2硬解碼（僅用于Win 7/Vista ），并且想辦法將硬解后的視頻從顯存中抓回來以NV12 輸出（以前硬解后的視頻就直接交由顯卡處理后輸出至顯示器，所以存在各種限制），然后可以輸入 ffdshow做后處理、VSFilter渲染字幕，并可以用madVR來渲染而xy-VSFilter 和madVR也在研究