理解ffmpeg中的pts,dts,time_base

首先介绍下概念:

PTS:Presentation Time Stamp。PTS主要用于度量解码后的视频帧什么时候被显示出来
DTS:Decode Time Stamp。DTS主要是标识读入内存中的bit流在什么时候开始送入解码器中进行解码

也就是pts反映帧什么时候开始显示,dts反映数据流什么时候开始解码

怎么理解这里的“什么时候”呢?如果有某一帧,假设它是第10秒开始显示。那么它的pts是多少呢。是10?还是10s?还是两者都不是。

为了回答这个问题,先引入FFmpeg中时间基的概念,也就是time_base。它也是用来度量时间的。
如果把1秒分为25等份,你可以理解就是一把尺,那么每一格表示的就是1/25秒。此时的time_base={1,25}
如果你是把1秒分成90000份,每一个刻度就是1/90000秒,此时的time_base={1,90000}。

所谓时间基表示的就是每个刻度是多少秒

pts的值就是占多少个时间刻度(占多少个格子)。它的单位不是秒,而是时间刻度。只有pts加上time_base两者同时在一起,才能表达出时间是多少。

好比我只告诉你,某物体的长度占某一把尺上的20个刻度。但是我不告诉你,这把尺总共是多少厘米的,你就没办法计算每个刻度是多少厘米,你也就无法知道物体的长度。
pts=20个刻度
time_base={1,10} 每一个刻度是1/10厘米
所以物体的长度=pts * time_base=20 *1/10 厘米

在ffmpeg中。av_q2d(time_base)=每个刻度是多少秒
此时你应该不难理解 pts*av_q2d(time_base)才是帧的显示时间戳。

下面理解时间基的转换,为什么要有时间基转换。

首先,不同的封装格式,timebase是不一样的。另外,整个转码过程,不同的数据状态对应的时间基也不一致。拿mpegts封装格式25fps来说(只说视频,音频大致一样,但也略有不同)。非压缩时候的数据(即YUV或者其它),在ffmpeg中对应的结构体为AVFrame,它的时间基为AVCodecContext 的time_base ,AVRational{1,25}。
压缩后的数据(对应的结构体为AVPacket)对应的时间基为AVStream的time_base,AVRational{1,90000}。
因为数据状态不同,时间基不一样,所以我们必须转换,在1/25时间刻度下占10格,在1/90000下是占多少格。这就是pts的转换。

根据pts来计算一桢在整个视频中的时间位置:
timestamp(秒) = pts * av_q2d(st->time_base)

duration和pts单位一样,duration表示当前帧的持续时间占多少格。或者理解是两帧的间隔时间是占多少格。一定要理解单位。
pts:格子数
av_q2d(st->time_base): 秒/格

计算视频长度:
time(秒) = st->duration * av_q2d(st->time_base)

ffmpeg内部的时间与标准的时间转换方法:
ffmpeg内部的时间戳 = AV_TIME_BASE * time(秒)
AV_TIME_BASE_Q=1/AV_TIME_BASE

av_rescale_q(int64_t a, AVRational bq, AVRational cq)函数
这个函数的作用是计算a*bq / cq来把时间戳从一个时间基调整到另外一个时间基。在进行时间基转换的时候,应该首先这个函数,因为它可以避免溢出的情况发生。
函数表示在bq下的占a个格子,在cq下是多少。

关于音频pts的计算:

音频sample_rate:samples per second,即采样率,表示每秒采集多少采样点。
比如44100HZ,就是一秒采集44100个sample.
即每个sample的时间是1/44100秒

一个音频帧的AVFrame有nb_samples个sample,所以一个AVFrame耗时是nb_samples乘以(1/44100)秒
即标准时间下duration_s=nb_samples乘以(1/44100)秒,
转换成AVStream时间基下
duration=duration_s / av_q2d(st->time_base)
基于st->time_base的num值一般等于采样率,所以duration=nb_samples.
pts=n* duration=n *nb_samples

补充:
next_pts-current_pts=current_duration,根据数学等差公式an=a1+(n-1)* d可得pts=n *d

更多参考

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