2020年初秋版 FFmpeg 4.2.4によるTV録画圧縮調査

CentOS 8.2で、FFmpegをインストールするとversion 4.2.4になる。

以前CentOS 7.7でインストールした時は、version 2.8.15だった。

CentOS 8.2でFFmpegインストール

CentOS 8.2で、以下のコマンドでFFmpegをインストールする。

sudo dnf config-manager --set-enabled PowerTools
sudo dnf config-manager --set-enabled epel-playground
sudo rpm -ivh https://download1.rpmfusion.org/free/el/rpmfusion-free-release-8.noarch.rpm
sudo dnf install ffmpeg

versionを確認する。

[euser]$ ffmpeg -version
ffmpeg version 4.2.4 Copyright (c) 2000-2020 the FFmpeg developers
built with gcc 8 (GCC)
configuration: --prefix=/usr --bindir=/usr/bin --datadir=/usr/share/ffmpeg --docdir=/usr/share/doc/ffmpeg --incdir=/usr/include/ffmpeg --libdir=/usr/lib64 --mandir=/usr/share/man --arch=x86_64 --optflags='-O2 -g -pipe -Wall -Werror=format-security -Wp,-D_FORTIFY_SOURCE=2 -Wp,-D_GLIBCXX_ASSERTIONS -fexceptions -fstack-protector-strong -grecord-gcc-switches -specs=/usr/lib/rpm/redhat/redhat-hardened-cc1 -specs=/usr/lib/rpm/redhat/redhat-annobin-cc1 -m64 -mtune=generic -fasynchronous-unwind-tables -fstack-clash-protection -fcf-protection' --extra-ldflags='-Wl,-z,relro -Wl,-z,now -specs=/usr/lib/rpm/redhat/redhat-hardened-ld ' --extra-cflags=' ' --enable-libopencore-amrnb --enable-libopencore-amrwb --enable-libvo-amrwbenc --enable-version3 --enable-bzlib --disable-crystalhd --enable-fontconfig --enable-frei0r --enable-gcrypt --enable-gnutls --enable-ladspa --enable-libaom --enable-libdav1d --enable-libass --enable-libbluray --enable-libcdio --enable-libdrm --enable-libjack --enable-libfreetype --enable-libfribidi --enable-libgsm --enable-libmp3lame --enable-nvenc --enable-openal --enable-opencl --enable-opengl --enable-libopenjpeg --enable-libopus --enable-libpulse --enable-librsvg --enable-libsrt --enable-libsoxr --enable-libspeex --enable-libssh --enable-libtheora --enable-libvorbis --enable-libv4l2 --enable-libvidstab --enable-libvmaf --enable-version3 --enable-vapoursynth --enable-libvpx --enable-libx264 --enable-libx265 --enable-libxvid --enable-libzimg --enable-libzvbi --enable-avfilter --enable-avresample --enable-libmodplug --enable-postproc --enable-pthreads --disable-static --enable-shared --enable-gpl --disable-debug --disable-stripping --shlibdir=/usr/lib64 --enable-libmfx --enable-runtime-cpudetect
libavutil      56. 31.100 / 56. 31.100
libavcodec     58. 54.100 / 58. 54.100
libavformat    58. 29.100 / 58. 29.100
libavdevice    58.  8.100 / 58.  8.100
libavfilter     7. 57.100 /  7. 57.100
libavresample   4.  0.  0 /  4.  0.  0
libswscale      5.  5.100 /  5.  5.100
libswresample   3.  5.100 /  3.  5.100
libpostproc    55.  5.100 / 55.  5.100

version 4.2.4のインストールが確認できた。

FFmpeg 4.2.4の性能調査

CentOS 7.7でインストールしたFFmpeg version 2.8.15と比較して性能調査を行った。

ハードウェアの環境は、以下のとおりである。

CPU、メモリ、マザーボード、HDDは同じ。
SSDは、読込み速度が550～570MB/sでほぼ同じ。（書込みはしない。）
メモリは追加で、DDR4-2400 4Gx2、DDR4-3200 16Gx2でもテストを実施した。

FFmpegで圧縮した時間とファイルサイズを比較してみます。

測定に用いた録画ファイルは、NHK総合の1日の番組です。
2.8.15と4.2.4で同じデータを用いれば良かったのですが、今回は違うデータになります。

深夜に放送休止時間があるため、1日のデータは24時間にはなりません。
この録画ファイルを使用して、圧縮を行った結果は以下のとおりです。

preset=veryfastで、crf値を21～25まで変えた時の圧縮速度と圧縮率を比較してみました。

圧縮率はほとんど同じです。

圧縮速度は10％ほどversion:4.2.4が速くなりました。
メモリに関しても、DDR4-2133に比較して、DDR4-3200ではいくらか速くなっています。

ジャンル別FFmpeg 4.2.4の性能調査

今回は、ジャンル別に圧縮速度、圧縮率を調査してみました。

結果は、以下のとおりです。

調査は、9月12日～15日の「NHK総合、日テレ、TBS、フジテレビ、テレビ朝日、テレビ東京」の6チャンネルからジャンルごとに6～10の番組をピックアップして測定しました。条件は、preset=veryfast、crf=22です。

圧縮速度は、5倍～6倍でそれほど大きく変動していませんが、圧縮率が悪くなるほど遅くなる傾向があります。

圧縮率は、

ドラマ＞アニメ＞ニュース＞音楽＞バラエティ＞ドキュメンタリー＞映画＞スポーツ

の順に悪くなります。アウトドアで動きが激しい映像ほど、圧縮率は悪く、圧縮速度も遅くなります。

ジャンルごとに見ると、ドラマ、アニメ、ニュースではそれほどバラツキはありません。

しかし、音楽、バラエティ、ドキュメンタリー、映画、スポーツでは、番組ごとのバラツキが大きくなっています。

ジャンルごとのバラツキの例は、以下のとおりです。

映画の場合、このジャンルに含まれる映像が多種多様なので、ひとくくりにできないところがあります。
アクションで、外で激しい動きのある「マッドマックス　怒りのデスロード」は、私が今まで録画したファイルの中で一番高いビットレートを記録しました。
一方、アニメ映画や室内ドラマの映画などでは、当然圧縮率は良くなります。

スポーツの場合、野球やサッカーなどは比較的圧縮率が悪くなります。今回、フィッシングが高かったのは予想外でしたが、常に動いていることが影響していると思います。
一方、大相撲やゴルフなどは、それほど動きがないため、圧縮率は良くなります。

FFmpegでテレビ番組を圧縮する際、preset=veryfast、crf=22という設定は無難で、平均25％程度に圧縮することができる。しかも、ブロックノイズが発生しそうな、動きの激しい番組では圧縮率を40％程度に落として、品質を保つことができる。

上記結果を踏まえて、おすすめのパラメータ設定について、まとめると以下のとおりである。

1. おすすめのパラメータは、preset=veryfast、crf=22。
2. ドラマ、アニメは、preset=veryfast、crf=21でも良い。
3. 映画、スポーツは、圧縮率を平均25%程度に抑えたいならば、preset=veryfast、crf=24にする。
   （「マッドマックス 怒りのデス・ロード」crf=24を確認したら、背景のグラデーションにブロックが見える時がありました。）
4. BSプレミアム、BS11、WOWOWなど、解像度が1920×1080の場合は、crf=25程度まで落とす。
   そうしないと、動きの激しいドキュメンタリーなどで圧縮率が50%以上になるファイルができることがある。

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