使用OpenCV与OpenH264时H264编码文件大于MPEG-4文件的问题

核心原因 #

• 编码参数未显式配置，默认参数基准不一致：OpenCV的VideoWriter不会自动对齐两种编码的画质/码率基准，你当前用的默认配置下，H264编码的目标质量远高于MPEG4(mp4v)的默认目标质量，最终输出的H264视频主观/客观画质都明显优于MPEG4版本，体积自然更大。
• OpenH264默认配置偏向实时场景：你使用的Cisco OpenH264编码库默认配置面向实时视频通话场景，默认关闭了高压缩比的慢编码算法，GOP（关键帧间隔）更小，码率控制策略偏向低延迟而非高压缩率，进一步拉高了输出体积。
• MPEG4默认编码质量偏低：OpenCV内置的mp4v编码默认启用了较快的低质量压缩配置，默认码率设置较低，最终输出的画质损失更大，体积也就更小。

验证方法 #

你可以直接播放两个输出视频对比画质，或者用ffmpeg计算两款视频的PSNR值，会发现H264版本的画质明显更好：同等画质下H264的压缩率比MPEG4高30%-50%的结论是成立的，只是你当前测试的两组输出画质不在同一水平。

修复方案 #

显式设置两种编码的码率/质量参数对齐基准，示例调整后的代码如下：

import cv2, os

infile = 'SourceVideo.AVI'
outfile1 = 'TestVideo-mpeg4.avi'
outfile2 = 'TestVideo-h264.avi'
TARGET_BITRATE = 2 * 1024 * 1024 # 统一设置为2Mbps码率
TARGET_GOP = 60 # 统一设置60帧一个关键帧

cap = cv2.VideoCapture(infile)
# 初始化编码器
fourccmpeg4 = cv2.VideoWriter_fourcc('m','p','4','v')
fourcch264 = cv2.VideoWriter_fourcc('h','2','6','4')
mpeg4 = cv2.VideoWriter(outfile1, fourccmpeg4, 30, (1280, 720))
h264 = cv2.VideoWriter(outfile2, fourcch264, 30, (1280, 720))
# 手动对齐编码参数
mpeg4.set(cv2.VIDEOWRITER_PROP_BITRATE, TARGET_BITRATE)
mpeg4.set(cv2.VIDEOWRITER_PROP_GOP_SIZE, TARGET_GOP)
h264.set(cv2.VIDEOWRITER_PROP_BITRATE, TARGET_BITRATE)
h264.set(cv2.VIDEOWRITER_PROP_GOP_SIZE, TARGET_GOP)
# 可选：设置H264的CRF值（固定质量模式，数值越高压缩率越高、画质越低）
# h264.set(cv2.VIDEOWRITER_PROP_QUALITY, 28)

ret = True
while ret:
    ret, frame = cap.read()
    if not ret:
        break
    mpeg4.write(frame)
    h264.write(frame)
mpeg4.release()
h264.release()
cap.release()
print('MPEG4 Size = ', os.path.getsize(outfile1), ' bytes')
print('H264 Size = ', os.path.getsize(outfile2), ' bytes')

调整参数后再次测试，同等码率下H264版本的画质会明显优于MPEG4版本，同等画质下H264的体积会更小。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者slalomchip