使用OpenCV读写视频时出现画面伪影及文件体积增大的问题排查

尝试使用OpenCV逐帧读取视频、处理后写入另一个视频文件，但生成的视频存在画面伪影，且输出文件体积远大于原文件（原文件约98MB，输出文件约143MB）。

环境：OpenCV 4.6、Visual Studio 2022、Windows 10。测试了两个网络下载的视频（含YouTube下载视频），均出现该问题；提取帧保存为JPG正常，但编码为视频时就会出现伪影。

测试代码如下：

#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <conio.h>

using namespace cv;
using namespace std;

int main()
{
    std::string inputFile = "D:\\MyData\\sample2.mp4";
    std::string outputFileName = "D:\\MyData\\sample2out.mp4";

    VideoCapture inputVideo;
    inputVideo.open(inputFile);

    VideoWriter videoWritter;
    videoWritter.open(outputFileName, inputVideo.get(CAP_PROP_FOURCC), inputVideo.get(CAP_PROP_FPS),Size(inputVideo.get(CAP_PROP_FRAME_WIDTH), inputVideo.get(CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)));

    while (true) // loop until all frames read. this 
    {
        cv::Mat frame;
        // Capture frame-by-frame
        inputVideo >> frame;
        // If the frame is empty, break immediately
        if (frame.empty())
            break;
        videoWritter << frame;
    }
    inputVideo.release();
    videoWritter.release();
}

一、修复画面伪影 #

画面伪影大多是编码参数不匹配或者OpenCV默认编码器的行为问题，可以试试下面这些方法：

1. 手动指定编码器并添加质量参数
   直接复用输入视频的FOURCC编码格式时，可能因为系统编码器配置异常，或者原视频包含私有编码参数导致输出异常。可以手动指定H.264编码器（如avc1），并设置编码质量参数：

// 显式指定H.264编码器（avc1格式）
int fourcc = VideoWriter::fourcc('a','v','c','1');
// 设置CRF值控制质量，18-28为常用范围，值越小质量越高、体积越大
vector<int> encodeParams = {VIDEOWRITER_PROP_QUALITY, 20};
VideoWriter videoWritter(outputFileName, fourcc, inputVideo.get(CAP_PROP_FPS), 
                        Size(inputVideo.get(CAP_PROP_FRAME_WIDTH), inputVideo.get(CAP_PROP_FRAME_HEIGHT)), 
                        true, encodeParams);

2. 匹配帧的色彩空间
   部分输入视频为YUV色彩空间，但OpenCV的VideoWriter默认期望BGR格式，写入前可统一格式：

if (frame.channels() != 3) {
    cvtColor(frame, frame, COLOR_GRAY2BGR);
}

3. 更换帧读取方式
   inputVideo >> frame偶尔会出现帧读取不完整的情况，换成read()方法更稳妥：

while (true) {
    cv::Mat frame;
    if (!inputVideo.read(frame)) { // 读取失败直接退出循环
        break;
    }
    videoWritter << frame;
}

二、输出文件体积更大的原因 #

即使参数看似一致，体积变大主要由以下因素导致：

• 压缩配置差异：原视频通常使用了更激进的压缩参数（如更高的CRF值、更多帧间压缩策略），而OpenCV默认调用编码器的兼容模式，压缩率更低，因此体积更大。
• 帧类型分布不同：原视频可能包含大量P帧、B帧（依靠前后帧差异压缩），而OpenCV默认编码可能生成更多I帧（每一帧都是完整画面，体积更大）。
• 编码器实现差异：系统中解码原视频的编码器与OpenCV调用的编码器版本或配置不同，压缩效率自然存在差距。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者mans