音视频入门基础：H.264专题（14）——计算视频帧率的公式

一、引言

通过FFmpeg命令可以获取到H.264裸流文件的视频帧率：

在vlc中也可以获取到视频帧率（vlc底层也使用了FFmpeg进行解码）：

所以FFmpeg和vlc是怎样获取到H.264编码的视频的帧率呢？它们其实是通过SPS中的VUI parameters中的属性timing_info_present_flag、num_units_in_tick、time_scale、fixed_frame_rate_flag（划掉，我测过实际不需要fixed_frame_rate_flag这个属性）获取的。

二、H.264官方文档对视频帧率相关属性的描述

根据H.264官方文档《T-REC-H.264-202108-I!!PDF-E.pdf》第45页，当vui_parameters_present_flag值为1时， SPS中存在vui_parameters( )，也就是视频可用参数：

《T-REC-H.264-202108-I!!PDF-E.pdf》第422页到第423页定义了VUI parameters syntax（视频可用参数语法）：

根据第436页，timing_info_present_flag等于1表示num_units_in_tick，time_scale和fixed_frame_rate_flag在比特流中存在。timing_info_present_flag等于0表示num_units_in_tick，time_scale和fixed_frame_rate_flag在比特流中不存在。

 num_units_in_tick是运行在time_scale Hz的频率（相应地时钟跳变计数器加一，称作一个时钟跳变）下的时钟的时间单元的数量。num_units_in_tick应大于0。一个时钟跳变是在编码数据中可以再现的最小时间间隔。

time_scale是在一秒钟内的时间单元的数量。

fixed_frame_rate_flag等于1表示是在输出顺序上相连的任意两幅图像的HRD输出时间的暂时间隔受下述限制。fixed_frame_rate_flag等于0表示对输出顺序上相连的任意两幅图像的HRD输出时间的暂时时间间隔没有该限制：

也就是说：只有当vui_prameters_present_flag和timing_info_present_flag都等于1的情况下，才能从H.264码流的SPS中获取到视频帧率。

根据第355页，视频帧率 = time_scale / (2 * num_units_in_tick)：

网上某些文章会写到：fixed_frame_rate_flag的值不同时，计算视频帧率的公式也会不一样，分别为：“视频帧率 = time_scale / (2 * num_units_in_tick)”和“视频帧率 = time_scale / num_units_in_tick”。

但我阅读FFmpeg源码时发现：FFmepg判断视频帧率时似乎没用到fixed_frame_rate_flag这个属性。H.264官方文档对fixed_frame_rate_flag属性也没有作过多的说明。

根据文章《Find frame rate SPS》里面的说法：

“当fixed_frame_rate_flag为1时，那么你的图像速率(以fps计算)是:time_scale / num_units_in_tick。如果你使用的是基于场的视频，那么这将是一个场速率，所以你必须将其减半才能得到帧速率。”

所以到底哪种说法是正确的呢？计算视频帧率到底要不要考虑fixed_frame_rate_flag？下面我们分别以fixed_frame_rate_flag的值为0和值为1的两个视频为例子，实际看一下。

三、计算视频帧率的例子

（一）fixed_frame_rate_flag值为0的视频

用Elecard Stream Analyzer工具打开一个用H.264编码的视频文件，其vui_prameters_present_flag值为1，timing_info_present_flag值为1，num_units_in_tick值为1，time_scale值为60，fixed_frame_rate_flag值为0：

用Elecard StreamEye工具可以看到其帧率为30。符合公式：视频帧率 = time_scale / (2 * num_units_in_tick) = 60 / (2 * 1) = 30：

所以fixed_frame_rate_flag值为0时，视频帧率 = time_scale / (2 * num_units_in_tick)

（二）fixed_frame_rate_flag值为1的视频

用Elecard Stream Analyzer工具打开一个用H.264编码的视频文件，其vui_prameters_present_flag值为1，timing_info_present_flag值为1，num_units_in_tick值为125，time_scale值为5994，fixed_frame_rate_flag值为1：

用Elecard StreamEye、vlc等工具可以看到其帧率为23.98。也符合公式：视频帧率 = time_scale / (2 * num_units_in_tick) = 5994 / (2 * 125) = 23.976 ≈ 23.98：

所以fixed_frame_rate_flag值为1时，视频帧率 = time_scale / (2 * num_units_in_tick)

综上所述，我们可以得出一个结论：

H.264编码的视频，无论其SPS中的fixed_frame_rate_flag值为多少，视频帧率的计算公式都是：视频帧率 = time_scale / (2 * num_units_in_tick) ！！！