《FFmpeg Basics》中文版-03-比特率/帧率/文件大小

Posted 2023-04-07 【零声教育】音视频开发进阶

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）

【学习地址】：音视频新手快速入门必备系列-FFmpeg+SDL播放器开发实现-学习视频教程-腾讯课堂
【文章福利】：

免费领取更多音视频学习资料包、大厂面试题、技术视频和学习路线图，资料包括（C/C++，Linux，FFmpeg webRTC rtmp hls rtsp ffplay srs 等等）有需要的可以点击1079654574加群领取哦~

  

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。。。

如何使用 FFmpeg 将高比特率 MP3 转换为低比特率

【中文标题】如何使用 FFmpeg 将高比特率 MP3 转换为低比特率

【英文标题】：How to convert High bitrate MP3 to lower rate using FFmpeg

【发布时间】：2017-08-14 08:23:09

【问题描述】：

我们想将 320kbps mp3 文件转换为 128kbps mp3，所以目前我们正在使用下面的 ffmpeg 命令，但它不起作用。

ffmpeg -i input.mp3 -codec:a libmp3lame -qscale:a 5 output.mp3

结果：-输出码率与输入mp3相同。

我们正在遵循 FFmpeg 编码指南，这是链接：- https://trac.ffmpeg.org/wiki/Encode/MP3

所以请提出任何解决方案。

【问题讨论】：

您有正在使用的 (Android) FFmpeg 构建的链接或名称吗？

经过多年的 FFmpeg 使用，我傲慢地不需要检查如何设置音频比特率 - 我可以告诉你......现在阅读你的链接后，我看到你在看 Variable比特率 (VBR) 设置，-qscale:a 5 的目标是平均比特率约为 130kbps。无论如何，您的问题听起来确实像您想要 128kbps 的 恒定比特率 (CBR)。 PS：我想知道您的 FFmpeg 构建，因为您无法通过设置 -qscale:a 5 输入 320kbps 并获得完全相同的 320kbps 输出。它出什么问题了？我想检查...

这似乎与 Android 无关，一般与 ffmpeg 无关。建议删除android 标签并更新标题。

【参考方案1】：

我尝试了您显示的命令（在 Windows/命令行上测试）：

ffmpeg -i input.mp3 -codec:a libmp3lame -qscale:a 5 output.mp3

结果：对我有用。然而，-qscale:a 5 让 FFmpeg 为您决定平均比特率。通过一个 (320k) MP3 文件，我得到了 134kbps 的近距离转换。这是expected，因为：

lame option   Average kbit/s  Bitrate range kbit/s    ffmpeg option
   -V 5             130           120-150                -q:a 5

解决方案： 不是让内部 mp3 帧保持不同的比特率（为了适应“当前”感知的音频而变化，例如：认为与“繁忙”音频部分相比，“静音”部分使用较小的比特/字节率)，因此只需根据需要设置 128kbps 的恒定比特率。

我只需手动明确地将其设置为常量128kbps：

ffmpeg -i input.mp3 -codec:a libmp3lame -b:a 128k output.mp3

【讨论】：

感谢您的回复，但我们已经尝试了您给定的命令，但在转换后的输出日志中音频比特率为 320 kbps。所以我尝试使用 android FFmpegAndroid 库。所以它不适合我们。跨度>

下面是日志。但是 mp3 的比特率为 320Kbps 输出 #0，mp3，到 '/storage/AUD_1490697495080.mp3'：元数据：TIT2 :Jab Tak TALB :MS Dhoni TPE1 :Armaan TSSE :Lavf56.4.101 Stream #0:1: Audio:mp3,44100 Hz,stereo,320 kb/s frame=1 fps=0.0 q=0.0 Lsize=1470kB time=00:00:15.00 bitrate=802.2kbits/s跨度>

所以输出文件AUD_1490697495080.mp3 是与输入文件名不同 的名称，对吧？我的意思是之后你有两个单独的文件都是 320k，对吗？我正在尝试可视化您的问题，如果关于两个文件 @ 320k 是肯定的，那么您的结果只有在使用 -codec:a copy 而不是 -codec:a libmp3lame 时才会发生...这就是为什么我需要知道您的确切 FFmpeg 构建（有一个链接？）来测试完全相同的东西，因为也许你有一个错误的版本......

对我来说 20MB mp3 转换为 3.6 MB 文件。非常感谢

错误：“在流 #0 中找不到编解码器 h264 的标记，容器当前不支持编解码器”。显然我们需要一些方法来告诉 ffmpeg 它只是音频。有什么想法吗？

【参考方案2】：

我使用这个 shellscript 是为了不一遍又一遍地访问这个 *** 页面 :)

#!/bin/bash
[[ ! -n $1 ]] &&  
    echo "Usage: mp3convert <input.mp3> <output.mp3> <bitrate:56/96/128/256> <channels> <samplerate>"
    exit 0

set -x # print next command
ffmpeg -i "$1" -codec:a libmp3lame -b:a "$3"k -ac "$4" -ar $5 "$2"

【讨论】：

-ar 实现了我对 -b:a 的期望

【参考方案3】：

确保您的 FFmpeg 版本启用了libmp3lame。选择的答案对我不起作用，但确实如此：

ffmpeg -v debug -i "input.mp3" -c:a libmp3lame \
   -b:a 128k -ac 2 -ar 44100 -vn "output.mp3"

-ac 2 - 输出有 2 个（立体声）音频通道 -ar 44100 - 44100Hz 的采样率，非常适合高品质音乐。

虽然，我不建议在 2022 年转换为 128kbps，因为现在存储空间更加便宜和丰富。

我认为-b:a 192k 对大多数人来说在压缩和质量之间取得了最佳平衡（除非你是一个拥有 1000 美元耳机的发烧友，即使那样你还是最好还是使用 FLAC）。