多媒體開發（16）：幀率與碼率的概念

爲何說音視頻開發入門較難，由於涉及到不少概念，以前還專門講「媒體格式」、「h264概念」的東西。如今又來，「幀率」跟「碼率」，這也是兩個常見的概念。你應該常常聽到「刷新的幀率是多少」或「碼率比較高因此網速要比較快」的表達吧。

本文介紹音視頻的幀率與碼率的概念。

（1）幀率

幀率，表示的是頻率，也就是在一段時間，操做的頻度。幀率的具體含義，須要分兩個場景來介紹，一個是採集時的場景，另外一個是顯示時的場景。這是視頻的概念（幀就是圖像的意思），聲音沒有「幀率」的概念，聲音「一秒鐘取多少個樣本」，對應的是「採樣率」。

（a）採集時

對於天然界的聲音或圖像來講，要轉換成爲計算機裏面的物件，採集是必須的。

對於圖像的採集，通常以攝像頭或屏幕做爲輸入，按必定的規則拍攝圖片或截取圖片（小程以前介紹過錄制視頻的哇）。

這個獲取圖片的規則中，有一項指標，能夠稱爲「取圖速度」。明顯，取圖越快，就越能把變化的細節捕捉到，但圖片的總數量也越多，若是這些圖片存放在磁盤或在網絡上傳輸，那存儲空間與佔用的帶寬就是要考慮的因素，而這個跟「取圖速度」有關。

「取圖速度」，通常用單位時間（好比一秒鐘）內取幾張圖來界定，也就是一秒鐘有多少幀，單位爲fps，好比「個人這個電影是25fps」，就是1秒內我取了25張圖。

小程以前介紹「從視頻中提取圖片」時，傳給ffmepg的參數-r，就是一秒鐘拿幾張圖，也是「取圖速度」的概念，但這個是從已有視頻中提取，而不是從攝像頭或屏幕提取。

（b）顯示時

採集到圖片，通過編碼壓縮、存儲或傳輸、解碼，最終被展現出來。

展現圖片時，也有一些展現的規則，這些規則中有一項指標，能夠稱爲「畫圖速度」。

「畫圖速度」，就是一秒畫出幾張圖，單位一樣爲fps。

一樣，在源圖片連續的狀況下，若是畫得越快，理論就越平滑。可是，畫得越快，就越費勁，甚至根本就沒有能力畫得那麼快。

到底「畫圖速度」要多快，要看你的目的與實際能力。通常理想的效果是，既讓圖片展現得平滑，又讓展現組件不太忙。

小白：那麼，多少fps，纔算是平滑？

小程：得看內容變化的狀況，若是不常常運動的，那15fps均可可以用了；若是運動劇烈的，那就要畫得更快一些，好比30fps、60fps或更高。固然，前提是，採集到的是平滑的。

畫得太慢或畫得太快，會致使什麼問題？這個跟代碼邏輯有關。通常來講，對於視頻，有聲音跟圖像，那就要考慮聲畫同步的問題，其中一個實現邏輯，能夠用聲音爲主，圖像落後於聲音的pts就渲染圖片，不然就等待，若是按這樣的邏輯，那麼，畫得太慢就會出現圖像跟不上聲音的問題，畫得太快則問題不大（只是多一些判斷的執行）。若是是其它處理邏輯，則要具體問題具體分析。

總的來講，採集時的「取圖速度」以及顯示時的「畫圖速度」，就叫幀率。

通常來講，若是說一個視頻的幀率，那指得是採集時的幀率，也就是一秒鐘取多少幀圖。

小白：我能夠這一秒15fps，一下秒就變成30fps嗎？

小程：這個叫動態幀率（vfr），不在這裏展開了。

爲了更具體地認知，接下來，小程演示一下如何改變視頻的幀率。

這裏用FFmpeg來改變視頻的幀率。對於FFmpg的安裝與使用，以前介紹了哇。

幀率更改前，是這樣的：

使用ffmepg命令來修改幀率，更改成1fps（相似於採集時，1秒鐘拿一張圖）：

ffmpeg -i moments.mp4 -y -r 1 moments_1fps.mp4

幀率更改後，是這樣的：

而後，這兩個不一樣的採集幀率（左邊1fps，右邊25fps），對應的視頻的效果是這樣的：

你會感受到，1秒拿一張圖，是會嚴重影響你看美女的心情的。

（2）碼率

碼率也叫比特率，是音頻或視頻在編碼壓縮時使用的概念。音視頻數據，最終用二制數（bit）來表示，1秒鐘的數據量，就是碼率。單位爲bps，或者kbps，好比「我用128kbps來編碼mp3文件」。

1秒鐘的比特量越多，能表達的細節就越多（好比聲音的高頻段信息等），佔用的磁盤空間越大，若是傳輸則佔用的帶寬也越大。

碼率涉及兩個信息，一個是壓縮率，另外一個是傳輸方面。從壓縮的角度，壓縮算法決定碼率與質量；從傳輸角度來看，碼率表示我1秒鐘要表達這麼多bit，若是你網絡在1秒鐘內不能傳輸這麼多bit（好比要下1秒才能傳遞完），那播放就必定會卡頓（沒有緩存處理的狀況下），而能不能傳輸這麼多bit，跟帶寬直接相關。好比128kbps的歌曲，就要求你的帶寬達到128kbps，對應網速就是16KB/s，若是16K都達不到，那你聽歌都會卡。

一樣，這裏演示一下，用ffmepg命令來更改碼率。

碼率更改前，是這樣的：

用ffmpeg命令修改碼率：

ffmpeg -i moments.mp4 -y -b:v 50K -b:a 0K moments_50k_br.mp4

碼率更改後，是這樣的：

兩個不一樣碼率（左50kbps，右388kbps），對應視頻的播放效果是這樣的：

能夠看到，左邊的很是模糊，甚至出現了馬賽克，由於壓縮得太嚴重了（表現爲碼率低）。

最後，說一下文件大小與碼率的關係。

文件大小 = 碼率 * 時長。這個適用於固定碼率的狀況，碼率爲總的碼率（音頻+視頻+其它）。通常能夠根據這個公式，推算出音視頻的時長。

一樣，能夠用ffmpeg命令來修改文件大小（從頭截取一段）：

ffmpeg -i moments.mp4 -y -fs 100K moments_fs_100k.mp4

好了，總結一下，本文介紹了幀率與碼率的概念。幀率，通常反映了採集的速度（取圖速度）；碼率，是編碼時的概念（通常跟傳輸相關），反映了單位時間內用多少bit去描述音頻或視頻數據。這裏的知識點有點零散，適當地使用吧。

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