x265无损压缩

今天接到一个需求，需要把YUV序列转换为无损的MP4。一开始准备是用x264编码，把QP设置为0。但这样压缩后，我比较了一下，发现实际上还是有损的。而且QP设置为0后，普通的播放器根本不能打开，只能用基于ffmpeg的播放器才能正常播放。后来想到265有Transform Quantizer Bypass(TQB)技术，本身就就支持无损编码，遂进行了尝试。

ffmpeg把YUV无损转换为MP4的命令行代码：

ffmpeg -s 1920x1080 -pix_fmt yuv420p -r 60 -i .\BallUnderWater_1920x1080_60fps.yuv 
-c:v libx265 -preset ultrafast -x265-params lossless=1 output_265.mp4

主要在x265指定了lossless=1（开始无损压缩）参数。

现在我们虽然得到了转换后的MP4文件，但是我想进一步验证得到的文件到底是不是无损的。在查询官方文档的时候我看了官方给出了两种验证方式：

1. 在转换完成后，命令行中最后一行只要出现lossless compression ratio就表明是无损压缩
2. 可以通过计算原始YUV的hash值和转换为MP4视频后的hash。若hash值一致，则说明是无损转换。这里是计算整个视频的hash值的例子和单独对每一个视频单独帧计算hash值例子。

通过计算hash和framehash，发现原始视频的hash和frame与转换后得到的MP4文件的hash和framehash值完全一致。着说明确实是无损压缩。

更进一步，既然是无损压缩，那么把MP4文件转换为YUV（我们叫做新YUV），再计算原始YUV和新YUV的PSNR，那么每一帧的PSNR肯定都是无穷大。为啥是先把MP4文件转换为YUV呢？这是因为MP4文件的timebase和原始YUV的timebase不一致，那么两者的每一帧不能一一对应，其计算出的PSNR就不准确了。 话不多说，开动！

1. 把MP4文件转换为YUV

 ffmpeg -i .\BallUnderWater_1920x1080_60fps.mp4  newyuv.yuv

1. 计算两个YUV文件的PSNR

 ffmpeg -s 1920x1080 -pix_fmt yuv420p -r 60 -i .\BallUnderWater_1920x1080_60fps.yuv -s 1920x1080 
-pix_fmt yuv420p -r 60 -i .\newyuv.yuv  -lavfi psnr=stats_file=psnr_logfile.txt -f null -    

最终的PSNR结果如下面两张图，可以看出PNSR确实为无穷大。

平均PNSR

每一帧的PSNR