帧率 fps的概念

帧率，单位FPS（frame per second）, 用于衡量视频每秒的处理帧数，对于编码器而言说明编码器在1s的编码的速度，通常可以使用一帧的编码时间倒数简单计算；对于解码器而言，帧率表示1秒内解码帧数。

电视节目中比较常用的帧率制式有NTSC、PAL。另外，帧率可能会因为视频是否是交织（interlaved，i）或逐行（progressive，p）的，描述上有所不同。对于交织的视频，一帧数据包含两场：顶场和底场。

NTSC标准使用60i fps，意思是每秒60场，亦即30帧。（60 fields），30帧

PAL标准使用50i fps，意思是每秒50场，亦即25帧。

如何设置转码帧率

ffmpeg提供了-r用于设置转码之后的帧率，命令行如下：

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

使用fps filter

这里介绍第一个filter，名字是fps，可用于设置输出视频的帧率，语法如下：

fps=fps=number_of_frames

比如下面命令行将input.avi的帧率处理成25帧，输出到output.mp4中

ffmpeg -i input.avi -vf fps=fps=25 output.mp4

预定义的帧率

ffmpeg提供了几种常用的帧率：

缩写				帧率			准确值

ntsc-film 		23.97fps 	24000/1001

film 			24fps 		24/1

pal、qpal、spal	25fps		25/1

ntsc、qntsc、sntsc 29.97fps	30000/1001

在使用-r参数是可以用上面的缩写指代特定帧率。

码率 bitrate

码率是指单位时间内处理的音视频数据的比特数，单位bps。在同样的编码条件下，码率决定音视频数据的质量。

比较常用的码率控制策略有下面三种：

• ABR：平均码率，固定编码大小的情况下较常用
• CBR：固定码率，多数用于流媒体串流或直播，用于保存不实用。
• VBR：自适应码率，简单场景使用低码率编码，复杂场景使用高码率编码。同等大小情况下，编码质量比VBR和CBR要好。

ffmpeg中设置码率的参数在FFmpeg Basics学习笔记（1）ffmpeg基础已经介绍了，有兴趣可以看看。

CBR设置

设置为CBR码率输出时，需要指定minrate和maxrate参数，并保证-b和二者的参数相同即可。

ffmpeg -i in.avi -b 500K -minrate 500K -maxrate 500K -bufsize 1M out.mkv

限制输出文件的大小

可以使用-fs命令

ffmpeg -i in.avi -fs 10MB out.mp4

视频缩放

视频缩放可分为两种，保持宽高比的缩放（Scale）、任意比例缩放（Resize）。前者通常不破坏原始图像的显示比例，视觉效果通常比较好，类似数学中的等比例变换；后者比较灵活，可以任意变换。

比如下面的缩放处理，将源视频缩放为320x240大小

ffmpeg -i in.mp4 -s 320x240 out.mp4

ffmpeg中预先定义了一些分辨率，比如：（注意描述视频时通常是宽x高）

• qcif、cif、4cif、16cif,宽高都是2倍递增的关系。只需要记住cif：352x288
• vga 表示640x480分辨率
• hd720 表示1280x720分辨率，通常说的720p
• hd1080 表示1920x1080分辨率，通常说的1080p

scale video filter

scale视频filter支持视频的缩放。其基础语法如下：

scale=width:height[inter1={1|-1}]

其中width和height表示缩放之后的视频宽高，inter表示是否是自动启用去交织的功能。在实际命令函中还可以出现以下参数：

• iw、ih 输入源的视频宽高
• ow、oh 输出的视频宽高
• a、sar、dar（a 宽高比=iw/ih； sar 输入源的宽高比； dar 输入源的显示宽高比=a*sar）
• hsub、vsub 水平和垂直方向上色度分量的采样步长，比如对YUV422p的格式，hsub=2、vsub=1

具体使用可以参考下面命令行：

ffmpeg -i in.mp4 -vf sacle=320:240 out.mp4

下面两条语句分别实现等比例缩放、指定宽高的等比缩放

ffmpeg -i in.mp4 -vf scale=iw0.6:ih0.6 out.mp4

ffmpeg -i in.mp4 -vf scale=200:200/a out.mp4

视频裁剪 Crop

视频裁剪指的是从指定视频的某个区域（通常是矩形）取出部分画面。

crop video filter

crop filter的语法如下：

crop=ow[:oh[❌[y:[:keep_aspect]]]]

除了能使用scale filter提供的参数外，还可以使用用x、y、n、pos、t等参数，具体含义如下：

• x,y 裁剪区域起始点坐标，默认为((iw-ow)/2, (ih-oh)/2)
• n、pos、t分别用于标识当前帧数、位置及时间戳

只截取源视频的中心区域（长宽取一半）

ffmpeg -i in.avi -vf crop=iw/2:ih/2 out.mp4

cropdetect video filter

自动截取非黑色的区域。在4:3和16:9视频显示时通常填充黑边，cropdetect filter会比较有用。其语法如下：

cropdetect[=limit[:round[:reset]]]

各字段含义：

• limit: 黑色判定门限，取值范围[0,255]，默认为24
• round，向上取整参数，整数对齐，比如必须要求输出宽高是16的倍数、偶数。
• reset，重新计算裁剪区域的间隔

ffmpeg命令行格式，

ffmpeg -i input.mpg -vf cropdetect=limit=0 output.mp4

pad video filter

区域填充特殊颜色，通常色彩填充多用于视频分辨率和屏幕分辨率不一致的情况下，为了保证视频的效果，保持拉伸的宽高比，在左右填充或者上下填充。pad filter语法如下：

pad=width[:height[:x[:y[:color]]]]

除了可以使用crop filer中参数，这里提供了color，用于指定填充颜色；width和height为输出视频的分辨率；x和y表示输入源的左上角在输出画面上的偏移。

下面语句的功能是在800x640的图片外围填充30个像素的粉红色边框。

ffmpeg -i photo.jpg -vf pad=860:660:30:30:pink framed_photo.jpg

视频的镜像

hflip video filter

hflip实现对视频的水平翻转。语法如下：

-vf hflip

翻转效果类似下面的示例：(翻转之后图像互为水平镜像)

ABC	  |   CBA

DEF	  |   FED

vflip video filter

vflip实现对视频的垂直翻转。语法如下：

-vf vflip

翻转效果类似下面（垂直镜像）

000    |    888

111    |	111

888    |    000

transpose video filter

transpose filter用于实现特定角度旋转和翻转配合的效果。其语法如下：

-vf transpose={0,1,2,3}

0	逆时针旋转90°+垂直翻转

1	顺时针旋转90°

2	逆时针旋转90°

3	顺时针旋转90°+垂直翻转

类型0和3是旋转和垂直翻转配合的处理。下面两个输出是一样的：

ffplay -f lavfi -i smptebars -vf transpose=0

ffplay -f lavfi -i smptebars -vf transpose=2,vflip

顺时针旋转90°的效果是这样的（左边是原图，右边是transpose之后的图）

AB			CA

CD			DB

顺时针旋转90°+垂直翻转的效果如下：

AB			DB

CD			CA

对比下图即可。

附加说明

本部分内容主要涉及《Ffmpeg Basic》的第3章到第7章（包含第7章），介绍了比较多的视频编码参数和处理，比如帧率、码率、缩放、裁剪、填充和旋转。

概念性内容比较多，建议可以简单了解下有关内容，实际需要用到的时候再深入研究下。