多媒体开发（16）：帧率与码率的概念

为什么说音视频开发入门较难，因为涉及到很多概念，之前还专门讲“媒体格式”、“h264概念”的东西。现在又来，“帧率”跟“码率”，这也是两个常见的概念。你应该经常听到“刷新的帧率是多少”或“码率比较高所以网速要比较快”的表达吧。

本文介绍音视频的帧率与码率的概念。

（1）帧率

帧率，表示的是频率，也就是在一段时间，操作的频度。帧率的具体含义，需要分两个场景来介绍，一个是采集时的场景，另一个是显示时的场景。这是视频的概念（帧就是图像的意思），声音没有“帧率”的概念，声音“一秒钟取多少个样本”，对应的是“采样率”。

（a）采集时

对于自然界的声音或图像来说，要转换成为计算机里面的物件，采集是必须的。

对于图像的采集，一般以摄像头或屏幕作为输入，按一定的规则拍摄图片或截取图片（小程之前介绍过录制视频的哇）。

这个获取图片的规则中，有一项指标，可以称为“取图速度”。明显，取图越快，就越能把变化的细节捕捉到，但图片的总数量也越多，如果这些图片存放在磁盘或在网络上传输，那存储空间与占用的带宽就是要考虑的因素，而这个跟“取图速度”有关。

“取图速度”，一般用单位时间（比如一秒钟）内取几张图来界定，也就是一秒钟有多少帧，单位为fps，比如“我的这个电影是25fps”，就是1秒内我取了25张图。

小程之前介绍“从视频中提取图片”时，传给ffmepg的参数-r，就是一秒钟拿几张图，也是“取图速度”的概念，但这个是从已有视频中提取，而不是从摄像头或屏幕提取。

（b）显示时

采集到图片，经过编码压缩、存储或传输、解码，最终被展示出来。

展示图片时，也有一些展示的规则，这些规则中有一项指标，可以称为“画图速度”。

“画图速度”，就是一秒画出几张图，单位同样为fps。

同样，在源图片连续的情况下，如果画得越快，理论就越平滑。但是，画得越快，就越费劲，甚至根本就没有能力画得那么快。

到底“画图速度”要多快，要看你的目的与实际能力。一般理想的效果是，既让图片展示得平滑，又让展示组件不太忙。

小白：那么，多少fps，才算是平滑？

小程：得看内容变化的情况，如果不经常运动的，那15fps都可能够用了；如果运动剧烈的，那就要画得更快一些，比如30fps、60fps或更高。当然，前提是，采集到的是平滑的。

画得太慢或画得太快，会导致什么问题？这个跟代码逻辑有关。一般来说，对于视频，有声音跟图像，那就要考虑声画同步的问题，其中一个实现逻辑，可以用声音为主，图像落后于声音的pts就渲染图片，否则就等待，如果按这样的逻辑，那么，画得太慢就会出现图像跟不上声音的问题，画得太快则问题不大（只是多一些判断的执行）。如果是其它处理逻辑，则要具体问题具体分析。

总的来说，采集时的“取图速度”以及显示时的“画图速度”，就叫帧率。

一般来说，如果说一个视频的帧率，那指得是采集时的帧率，也就是一秒钟取多少帧图。

小白：我可以这一秒15fps，一下秒就变成30fps吗？

小程：这个叫动态帧率（vfr），不在这里展开了。

为了更具体地认知，接下来，小程演示一下如何改变视频的帧率。

这里用FFmpeg来改变视频的帧率。对于FFmpg的安装与使用，之前介绍了哇。

帧率更改前，是这样的：
修改帧率前

使用ffmepg命令来修改帧率，更改为1fps（类似于采集时，1秒钟拿一张图）：

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

帧率更改后，是这样的：
修改帧率后

然后，这两个不同的采集帧率（左边1fps，右边25fps），对应的视频的效果是这样的：

你会感觉到，1秒拿一张图，是会严重影响你看美女的心情的。

（2）码率

码率也叫比特率，是音频或视频在编码压缩时使用的概念。音视频数据，最终用二制数（bit）来表示，1秒钟的数据量，就是码率。单位为bps，或者kbps，比如“我用128kbps来编码mp3文件”。

1秒钟的比特量越多，能表达的细节就越多（比如声音的高频段信息等），占用的磁盘空间越大，如果传输则占用的带宽也越大。

码率涉及两个信息，一个是压缩率，另一个是传输方面。从压缩的角度，压缩算法决定码率与质量；从传输角度来看，码率表示我1秒钟要表达这么多bit，如果你网络在1秒钟内不能传输这么多bit（比如要下1秒才能传递完），那播放就一定会卡顿（没有缓存处理的情况下），而能不能传输这么多bit，跟带宽直接相关。比如128kbps的歌曲，就要求你的带宽达到128kbps，对应网速就是16KB/s，如果16K都达不到，那你听歌都会卡。

同样，这里演示一下，用ffmepg命令来更改码率。

码率更改前，是这样的：
修改码率前