《FFmpeg Basics》中文版-03-比特率/帧率/文件大小

写在前面

如果您对音视频技术感兴趣,可以订阅我的专题:音视频专辑
也可以关注我的简书账户: 张芳涛,我后期会发布更多的音视频以及图像处理方面的文章。

正文

比特率和帧速率是视频的基本特征,它们的正确设置对整体视频质量非常重要。 如果我们知道所有包含的媒体流的比特率和持续时间,我们可以计算输出文件的最终大小。 由于在使用FFmpeg工具时对帧速率和比特率的理解很重要,因此包含每个术语的简短描述。

帧率(频率)的介绍

帧速率是编码成视频文件的每秒帧数(FPS或fps),人眼需要至少约15 fps来观看连续运动。 帧率也称为帧频,其单位是赫兹(Hz),LCD显示器通常具有60 Hz的频率。

有两种帧速率 - 隔行(在FPS编号后表示为i)和逐行(在FPS编号后表示为p)。

在电视中使用隔行帧率:

*NTSC标准使用60i fps,意味着每秒隔行扫描60次(30帧)

  • PAL和SECAM标准使用50i fps,这意味着50隔行场,相当于每秒25帧24p,25p和30p的逐行帧率被用于电影行业。 高端HDTV产品使用较高的帧频50p / 60p。

常见的视频帧率


蓝色的,,我弄不出来,就用图片代替了
FPS
i=interlaced
p=progressive
描述
24p or 23.976 从20世纪20年代开始,电影行业的标准帧速率,所有的电影都是以这个频率拍摄的。 当这些电影被采用到NTSC电视广播时,帧速率降低到24×1000/1001 = 23.976值,但是对于PAL / SECAM电视,电影的帧速率增加到25帧/秒。
25p 由于25个逐行扫描视频可轻松转换为50个隔行扫描电视场,因此电影频率为50赫兹(PAL和SECAM标准)的国家中的电影和电视的标准帧频。
30p 常见的视频帧速率,常用于数码相机和摄像机。 它可用于60赫兹(NTSC)隔行场的电视广播。
50i PAL和SECAM电视的标准场率(隔行帧率)。
60ior 59.94 NTSC电视的标准场频率,在彩电发明之后,帧速率被降低到60 * 1000/1001 = 59.94的值,以防止色度副载波和声音载波之间的干扰。
50p/60p HDTV(高清晰度电视)的通用帧频。
48p 提议的帧速率,目前经过测试了
72p 提议的帧速率,目前经过测试了
120p 为UHDTV(超高清晰度电视)标准化的渐进式格式,计划成为UHDTV的单一全球“双精度”帧速率(而不是使用PAL标准的100 Hz和NTSC标准的119.88 Hz)

帧率设置

使用- r选项

要设置视频帧速率,我们在输出文件之前使用-r选项,语法是:

ffmpeg -i input -r fps output

例如改变电影的帧率。avi文件从25到30 fps值,我们使用命令:

ffmpeg -i input.avi -r 30 output.mp4

我给大家演示一下,我把我的根目录下面的一个SDWebimage.mp4文件输出为30fps的test.mp4文件 使用的命令如下:(你用自己的视频文件做测试,别瞎模仿)

 ffmpeg -i /Users/zhangfangtao/SDWebImage.mp4 -r 30 test.mp4

看到没,下面真的就出来了输出的test.mp4:


先让你们看一下之前的视频信息是什么:

再让你们看一下现在的视频信息是什么:


  • 有没有发现,重新编码以后不仅仅fps变化了,Data Rate也改变了?因为我没有设置,FFmpeg使用了默认的比特率,重新编码之后,自动降码了。所以,建议各位做转码的时候把参数填的全面一些,要不然会有意外存在。

当使用原始输入格式时,-r选项也可以在输入之前使用。

使用fps过滤器

另一种设置帧速率的方法是使用fps过滤器,这在过滤链中尤其有用。

描述 将视频帧速率更改为指定的值。
Syntax fps=fps=number_of_frames
fps 指定输出帧速率的数字或预定义缩写。

例如,要更改剪辑的输入帧速率。mpg文件到值25,我们使用命令。

ffmpeg -i clip.mpg -vf fps=fps=25 clip.webm

我亲自给大家测试一下,我用的是我刚才转码出来的test.mp4,转码成为test.webm,具体的命令行如下:

ffmpeg -i /Users/zhangfangtao/test.mp4 -vf fps=fps=25 test.webm
因为没有设置bit rate,所以给了一个默认值96000bps

帧速率的预定义值。

除了数值,设置帧率的两种方法都接受下一个预定义的文本值:

帧速率的预定义缩写。

缩写 精确值 相应的FPS(相应的帧)
ntsc-film 24000/1001 23.97
film 24/1 24
pal, qpal, spal 25/1 25
ntsc, qntsc, sntsc 30000/1001 29.97

例如,设置帧速率为29.97 fps,接下来的3个命令给出了相同的结果:这个就不用我给大家示范了吧。。。

ffmpeg -i input.avi -r 29.97 output.mpg
ffmpeg -i input.avi -r 30000/1001 output.mpg
ffmpeg -i input.avi -r ntsc output.mpg

位(数据)率的介绍

比特率(也是比特率或数据率)是决定整体音频或视频质量的参数。 它规定了每时间单位处理的位数,在FFmpeg中,位速率以每秒位数表示。


类型的比特率

类型 缩写 描述
平均比特率 ABR 平均每秒处理的位数,该值也用于VBR编码,需要时是输出的某个文件大小
恒定比特率 CBR 每秒处理的比特数是恒定的,这对于存储是不实际的,因为具有快速运动的部分需要比静态比特更多的比特,CBR主要用于多媒体流
可变比特率 VBR 每秒处理的比特数是可变的,复杂的场景或声音被编码更多的数据并与CBR进行比较,相同尺寸的文件的VBR质量比CBR更好(VBR编码比CBR需要更多的时间和CPU功率 ,但最近的媒体播放器可以充分解码VBR。)

设置比特率

比特率决定了存储1秒编码流的位数,它使用-b选项设置,以区分推荐使用-b:a或-b:v格式的音频和视频流。 例如,要设置总体1.5 Mbit / s的比特率,我们可以使用以下命令:

ffmpeg -i film.avi -b 1.5M film.mp4

我是用的是我电脑桌面上的一个视频,使用的代码如下:

ffmpeg -i /Users/zhangfangtao/Desktop/test.mp4 -b 1.5M newTest.mp4

原来的视频信息是:


转码之后的视频信息是:



如果可能的话,ffmpeg使用一个可变比特率(VBR),并对比具有快速运动的部分具有更少比特的静态部分进行编码。 ffmpeg通常用于使用高级编解码器来降低输出文件的比特率和相应的文件大小,例如:

ffmpeg -i input.avi -b:v 1500k output.mp4

该命令将输入比特率更改为每秒1500千比特。

在我电脑上测试的命令行是:

ffmpeg -i /Users/zhangfangtao/Desktop/test.mp4  -b:v 1500k /Users/zhangfangtao/Desktop/newTest.mp4 

转码之后的结果如下图:


固定比特率(CBR)设置

例如视频会议之类的实时视频流,可以使用固定的比特率,因为传输的数据不能被缓冲。为了设置输出的恒定比特率,三个参数必须具有相同的值:比特率(-b选项)、最小速率(-minrate)和最大速率(-maxrate)。对于minrate和maxrate选项可以添加一个流指示符,maxrate选项需要设置一个-bufsize选项(比特的速率控制缓冲区大小)。例如,要设置0.5 Mbit/s的CBR,我们可以使用以下命令:

ffmpeg -i in.avi -b 0.5M -minrate 0.5M -maxrate 0.5M -bufsize 1M out.mkv

我自己测试的命令行是:

ffmpeg -i /Users/zhangfangtao/Desktop/test.mp4 -b 0.5M -minrate 0.5M -maxrate 0.5M -bufsize 1M /Users/zhangfangtao/Desktop/newTest.mp4 

输出的视频信息是:

设置输出文件的最大尺寸

为了使输出文件的大小保持一定的值,我们使用-fs选项(文件大小的缩写),期望值以字节为单位。 例如,要指定10兆字节的最大输出文件大小,我们可以使用以下命令:

ffmpeg -i input.avi -fs 10MB output.mp4

给大家看一下我自己的测试命令行:

ffmpeg -i /Users/zhangfangtao/Desktop/test.mp4 -fs 1MB /Users/zhangfangtao/Desktop/newTest.mp4

结果可能要让大家失望了,我设置的1MB的大小,结果输出的文件将近8MB(ーー゛)我去。。。

我把大小的控制设置成1024K,就会精确很多,新的命令行:

ffmpeg -i /Users/zhangfangtao/Desktop/test.mp4  -fs 1024K /Users/zhangfangtao/Desktop/newTest.mp4 

再看一下结果:

文件的大小计算

编码输出的最终文件大小是音频和视频流大小的总和。以字节为单位的视频流大小的方程是(由比特到字节的转换为8):

video_size = video_bitrate * time_in_seconds / 8

如果音频未压缩,其大小由公式计算:

 audio_size = sampling_rate * bit_depth * channels * time_in_seconds / 8

要计算压缩音频流的文件大小,我们需要知道它的比特率和方程。

audio_size = bitrate * time_in_seconds / 8。

例如,用1500 kbits/s的视频比特率和128 kbits/s音频比特率计算10分钟视频剪辑的最终大小,我们可以使用这些公式:

file_size = video_size + audio_size
file_size = (video_bitrate + audio_bitrate) * time_in_seconds / 8
file_size = (1500 kbit/s + 128 kbits/s) * 600 s
file_size = 1628 kbit/s * 600 s
file_size = 976800 kb = 976800000 b / 8 = 122100000 B / 1024 = 119238.28125 KB
file_size = 119238.28125 KB / 1024 = 116.443634033203125 MB ≈ 116.44 MB
  • 1 byte (B) = 8 bits (b)
  • 1 kilobyte (kB or KB) = 1024 B
  • 1 megabyte (MB) = 1024 KB, 等.
    最终文件的大小比计算的要大一些,因为包含了一个muxing开销和文件元数据。

都是计算题,我就不发表什么个人的测试数据了。。。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 205,386评论 6 479
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 87,939评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,851评论 0 341
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,953评论 1 278
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,971评论 5 369
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,784评论 1 283
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,126评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,765评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,148评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,744评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,858评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,479评论 4 322
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,080评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,053评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,278评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,245评论 2 352
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,590评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容

  • 1.简介 ffmpeg [global_options] {[input_file_options] -i inp...
    你家旭哥阅读 6,560评论 1 4
  • 基础知识 1、码流(码率) 码流(Data Rate)是指视频文件在单位时间内使用的数据流量,也叫码率或码流率,通...
    zjjcc阅读 18,598评论 1 14
  • 一、工作区和工作流程 1.工作区和面板 保存、删除、重置工作区停靠、编组、浮动面板 2.首选项 常规、预览、导入、...
    朱细细阅读 7,423评论 0 52
  • 记得上课时一起望着数学老师一脸迷茫的神情,记得大家下课乱翻天的样子,记得上课趴在桌子上呼呼大睡而同桌喊了一声老师来...
    彤g阅读 463评论 0 2
  • 面对如火如荼的数字货币市场,新人怎么购买数字货币?一般的网站都是用数字货币购买数字货币,那么当手中只有人民币或者其...
    埋你个头啊阅读 795评论 0 0