FFmpeg Basics学习笔记(2)

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。
transpose类型3的效果

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。

posted @ 2015-09-10 20:40 Tocy 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏