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在视频系列的上一篇推文中，咱们简略总结了色调、像素、图像和视频等根底概念之间的关系。并且次要关注了两个组合：像素和图像，图像和视频之间的形成逻辑。咱们先来简略回顾一下：
从像素到图像：肯定数量、记录了不同色调信息的像素组合，失去一帧残缺的图像；
从图像到视频：一帧帧图像按肯定频率间断播放，失去了视频。
基于上述演变关系，咱们也提出了一些疑难：何谓“肯定数量”和“肯定频率”，以及它们对视频图像有什么影响？其中，对于“肯定数量”的问题，咱们曾经通过学习“分辨率”的相干常识失去了解答，具体参阅【音视频开发进阶 - 分辨率与帧率·上篇】。
明天，咱们持续来探讨另外一个问题：何谓“肯定频率”？它对视频又有哪些具体的影响？
何谓按“肯定频率”播放
在视频系列的第一篇推文中，咱们简略探讨过“视频是如何产生的”，过后提到了一个大家熟知的货色：“翻页动画”，或者说“翻页连环画”，如下图：
翻页动画十分直观地展现了图像到视频的演变关系，咱们回顾一下过后的阐明：
翻页动画的每一页都是动态的图片，常态下平平无奇。但疾速地拨动翻页，让每一页图片疾速、间断地进行展现时，本来“动态”的图片在视觉上就变成了“动静”的。
“动态图片”之所以会转变为“动静画面”，是基于人眼的“视觉暂留”个性：
人眼看到物体时，物体首先成像于视网膜、并由视神经传入大脑，大脑才感知到物体的像。而当物体从眼帘中移去时，视神经对物体的印象不会立刻隐没，仍会连续几百毫秒。当旧图像隐没、新图像呈现呈现的频率足够快时，前后图像在视觉上就产生了“连贯”感，造成了“动静画面”。
而这，也就是咱们所说的 “视频”。
1 帧率的定义
上述阐明，其实是对“一帧帧图像按肯定频率间断播放，失去了视频”的详细描述。如果取单位工夫为 1s，当每 1s 播放的图像数量为 N 时，咱们称图像帧播放的频率为 N 帧 /s。更业余的说法是：视频的帧率为 N fps（Frame Per Second，帧每秒）。
视频的帧率，即为对何为”肯定频率“的解答。
如果某个视频的帧率为 15 fps，意味着该视频的每一秒都蕴含 15 帧图像。当咱们从该视频中提取出时长 1s 的片段，再进行合成，就能够失去 15 张独立的图片。
如果合成失去的图片，如下所示（图片程序为：从左至右，从上至下）：
仅从下面图片来看，你认为它形容了一个怎么的动静过程呢？
若仅作”推断“和”猜想“，或者不难。咱们齐全能够基于独立的图片内容，联合生存教训进行联想：以上形容的是一个点球射门的过程。然而，仅凭动态的图片，咱们的大脑很难整顿出动静的信息，更别说造成一个活泼晦涩的影像了。
只有当这些图片依照“帧率”的规定，如同“翻页动画”的页面被拨动起来，所有才会变得不一样。如上面的视频所示，咱们所截取的 1s 片段，就是运动员助跑、射门的一瞬间。
帧率的定义，答复了对于“肯定频率”的问题，但仅仅是解释了“数量”的定义，并没有形容“数量”的影响。帧率的高下变动，到底会给视频带来哪些扭转呢，咱们接着往下看。
2 帧率的影响
沿用学习分辨率时的思路，咱们通过间接察看不同帧率下的视频，来体验帧率差别带来的区别。上面是和前文雷同的点球视频，在 1 fps、5 fps、10 fps、25 fps 等帧率下的体现。咱们一一作比照和探讨。
视频帧率为 1 fps 时，图像播放的频率为 1 秒 1 帧。9s 的射门过程，仅通过 9 帧图像来记录运动员的动作和足球的挪动轨迹。
此时，咱们 能够非常明显地感触到画面的进展。因为图像之间的连贯性太差，咱们不得不通过“脑补“的形式，来设想帧与帧之间短少的过程信息，帮忙了解视频的内容。与其说这是视频，不如说是一页页点击播放的 PPT 更为失当。
5 fps：
视频帧率为 5 fps 时，图像播放的频率为 1 秒 5 帧。相比 1 fps，视频的进展感失去了显著缓解，图像间的连贯性显著晋升，那些在 1 fps 下必须依附设想来了解的过程信息得以出现。然而，仔细观察运动员的腿部甩动、足球凌空后的挪动轨迹，仍有一卡一卡的、”不天然“的感觉。5 fps 仿佛逾越了图像到视频的”鸿沟“，晋升了视频晦涩度，但还不足以”骗过“咱们的大脑和眼睛。
10 fps：
视频帧率为 10 fps 时，图像播放的频率为 1 秒 10 帧。帧率绝对于 5 fps 翻倍后，视频记录到运动员肢体动作、足球挪动轨迹的更多细节，晦涩度进一步晋升，“不天然感”加重。一般来说，10 fps 的视频已达到大脑和眼睛所认可的、根本的”晦涩“。
25 fps：
视频帧率为 25 fps 时，图像播放的频率为 1 秒 25 帧。此时，原先卡顿、不天然等问题根本隐没，视频观感“丝滑”，比拟合乎咱们对真实世界的静止场景的感触。当初，再回过头看看 5 fps 等低帧率的视频，堪称是“天差地别”。
从观感上有显著的进展、画面不连贯、动作不天然，到最终的观感顺畅、天然丝滑。晦涩度的晋升，这就是帧率由低到高时视频最直观的扭转。
一般来说，足够的帧率配置是视频晦涩的前提。但这里又引出一个问题：是否只有帧率足够，视频就肯定是晦涩的呢？
音视频解决门路上的帧率变动
如果有这样一个视频，它的帧率为 100 fps。绝对于后面 25 fps 的例子，帧率大小齐全足够，实践上应该是晦涩的。每秒播放 100 帧图像，失常状况下咱们冀望每 10ms 应播放一帧，但如果理论的播放状况如下：
每 1000ms，前 100ms 播放 99 帧，后 900ms 播放残余的 1 帧
此时，数值统计上视频的帧率仍可能是 100 fps，但因为视频帧的播放距离十分“不平均”。前 100ms 蕴含了本应耗时 990ms 才播放完的内容，看起来将是“快进减速”的成果，而后 900ms 因为只有一帧图像，将呈现画面的停滞。显然，这种状况下的观感依然是卡顿、不晦涩的，甚至可能比低帧率、但帧距离平均的视频体验更差。
因而，除了足够的帧率配置，视频要晦涩还要求帧距离是平均的。任意一个条件没有满足，就可能呈现卡顿问题。
那么，哪些状况会导致帧率产生扭转、无奈达到预期，或者帧距离变得不平均呢？要解答这个疑难，咱们得持续钻研：音视频解决门路上的帧率变动。
通过上一篇推文，咱们晓得，分辨率在音视频数据处理门路上可能会产生扭转，而作为视频的根底属性之一，帧率也免不了如此。细化到每个解决阶段来看，会波及 采集、渲染显示、前后解决、编解码、网络传输等环节，咱们能够将各阶段输入的帧率进行辨别，以不便形容。
视频处理过程中的常见帧率问题
现实状况下，咱们心愿上述各个环节输入的视频帧率雷同，且帧距离平均稳固，以保障最终渲染进去的视频晦涩度与原始采集的统一，但理论利用中却难以尽如人愿。
常见的可能问题，比方：
1 采集阶段
因为设施性能问题或设施故障，导致摄像头的采集速度达不到预期，采集帧率会受损；
如果摄像头采集帧率过高，每一帧图像的曝光工夫有余，可能导致图像偏暗。依据环境亮度变动，可能须要动静地调整采集帧率、改善曝光，以保障采集画面的亮堂度。
2 前、后处理阶段
裁剪缩放、美颜滤镜等操作须要对每一帧图像做解决，解决逻辑越简单，则运算量越大、耗时越长，可能导致单位工夫内无奈实现预期帧数的解决。
3 编码阶段
因为设施性能问题，导致编码模块的工作效率达不到预期，编码帧率会受损；
若上行带宽受限，为避免出现发送拥塞，可能须要动静调整编码帧率，以管制每秒发送的数据量，适应以后带宽。
4 网络传输阶段
传输链路不稳固，视频帧数据的流转呈现提早、拥塞、丢包，导致数据失落或者传输不平均（接收端长时间收不到数据，或者短时间内收到过多数据）。
5 解码、渲染阶段
上述的帧率变动，有一些是客观因素引入的被动损失，有一些是为了应答客观因素而执行的被动调整。而所提到的客观因素，次要受简单的网络环境和各异的终端设备影响，这恰好是 RTC 利用场景下的常态。
在这里，咱们无奈穷举所有可能导致帧率异样的起因，大家只有晓得，帧率从定义上是基于“工夫”维度来计量的“数量”，无论是被动的问题，还是被动的调整，任何会影响“解决耗时”、“帧数量”、“帧距离”的操作，最终都可能影响到帧率。而各阶段的帧率影响一环扣一环，最终体现到渲染显示上，就会呈现”卡顿“的问题。
在开发音视频利用时，个别会通过渲染帧率来量化最终的用户体验（针对视频晦涩度），如果遇到视频的”卡顿“问题，就须要沿着音视频的解决门路，排查是哪一个阶段呈现了帧率异样。这就要求咱们，在整个音视频数据处理链路、各个要害节点上做好帧率统计，这是个不小的工程。
当应用 ZEGO 音视频 SDK 开发音视频利用时，SDK 会通过品质回调接口，定期通知你统计周期内的、不同解决阶段的输入帧率，不便你进行视频晦涩度的观测以及用户体验的评估，并辅助进行问题定位。当然，除了帧率外，品质回调接口也提供其余重要的指标数据，你齐全能够基于此搭建本人的品质监控体系。
帧率的抉择
在理解帧率的定义和影响，以及它在音视频数据处理链路上可能的变动后，咱们最初再来聊聊，RTC 场景下咱们到底须要多少的帧率。
从前文对 1 fps ~ 25 fps 等帧率视频的比照，咱们能够确定的是，适当进步帧率会带来更晦涩的视频观感。但是否帧率就应该越高越好，仍值得商讨。基于后面的案例，咱们再补充一个 case，来看看 30 fps 配置下的体现。
如上，察看 30 fps 下的视频，再比照前文 1 fps ~ 25 fps 的视频，你的感触如何呢？
你是否发现，帧率从 1 fps 晋升到 15 fps 时，视频晦涩度确实在显著晋升，但在 15 fps 晋升至 25 fps 时，差别感开始削弱。而 25 fps 到 30 fps 的变动，曾经微不足道。这表明，在超出肯定范畴后，晋升帧率带来的体验优化收益升高。 而与此同时，和音频采样率、位深、视频分辨率一样，视频帧率进一步提高，必然导致数据量减少、解决难度减少，这将给设施存储、传输带宽、设施性能带来挑战。
所以，咱们必须“量力而为”。综合晦涩度、带宽、设施性能等维度的考量，RTC 场景罕用的帧率为 10 fps ~ 30 fps，ZEGO SDK 反对 5 fps ~ 60 fps 的采集、编码帧率（具体受限于采集设施的能力），并默认应用 15 fps 的配置。
看到这里，你可能会有疑难：15 fps 的默认帧率，是否太低了？尤其是比拟相熟电子游戏的小伙伴，必定有理解，30 fps 对于游戏（尤其是动作类型）来说，可能只是一个“勉强能承受”的最低晦涩配置，要保障规范的晦涩体验可能须要 60 fps 或 更高。而对于一些第一人称类的游戏，甚至要求 >100 fps 的配置来实现最佳体验。相比之下，15 fps ~ 30 fps 确实是相当“简陋”。
为什么会有这么大的差别呢？这次要 和不同应用领域的图像生成逻辑无关。
1 RTC 场景
RTC 场景下，咱们个别应用摄像机作为视频的采集源，在摄像机快门关上到敞开的持续时间内（也称曝光工夫），被摄物体反射的光线得以进入镜头，并被感光元件记录，留下影像。此时，每帧图像所记录的，将是被摄物体在曝光的持续时间内，所有地位影像的残缺组合。咱们将其中的一帧独自拎进去，能够看到物体静止产生的“拖影”或“残影”。
参考下图中射门运动员右脚的地位（蓝框内），这是在该帧图像的曝光工夫内，鞋子在所有地位的影像的组合。
咱们把这种景象称为 “动静含糊”。“动静含糊”在生活中随处可见，当初就举起你的手，重复挥动，你立即就能察看到手掌静止的“拖影”。”动静含糊“合乎人眼所看到的真实世界的成果，会让咱们大脑认为该静止更“连贯天然”。
2 游戏场景
而游戏图像的生成逻辑不太一样。
游戏须要实时响应玩家操作来确定画面内容，每一帧图像都由显卡实时计算生成，会精确地示意刹时画面（能够了解为将摄相机的快门设置为有限快，每一帧的曝光工夫有限靠近于 0），帧与帧之间就像是“闪现”个别，也就不存在“动静含糊”的成果。如果没有足够多的帧图像用于“补救”缺失的过程信息，大脑就会认为其不连贯、不实在，晦涩度体验就会大打折扣。
咱们能够通过上面几张图片，来帮忙了解动静含糊。假如有两帧图像，记录了一个蓝色方块从画面左侧挪动到右侧的过程。
图 1：第一帧
图 2：第二帧 A（不蕴含动静含糊）
图 3：第二帧 B（蕴含动静含糊）
以上，图 2 第二帧 A 为游戏显示的逻辑，图 3 第二帧 B 即为摄像视频的逻辑。蓝色的拖影能够视为动静含糊的成果，它记录了方块挪动过程的”轨迹“，让咱们大脑在解决前后两帧图像时，更容易产生连贯感。
另外，摄像头采集个别能够保障采集帧的距离平均，使视频得以稳固在某个帧率。而游戏图像通过实时演算失去，如果画面复杂度变动激烈（比方呈现频繁的动作局面、简单环境纹理、多变的光线成果等），每帧计算耗时骤升，可能会导致大幅掉帧，掉帧前后的帧距离差别会进一步加剧卡顿感。
动静含糊和帧率稳固，使摄像机采集的视频在更低帧率上就实现了比拟晦涩的成果（实际上，24 fps 曾经成为电影电视作品罕用的帧率规范）。而电子游戏等动画的渲染，则须要用更高的帧率来实现雷同的晦涩度。值得一提的是，当初很多游戏也反对动静含糊的性能，能够在渲染每一帧画面时退出动静含糊的模仿，再配合帧率锁定的机制防止其忽高忽低，也能在无限帧率下实现更晦涩、实在的游戏体验。
理解到下面的差别，咱们再回过头来看看 RTC 场景下罕用的帧率配置：10 fps ~ 30 fps，是否就悦目很多了呢？
3 理论场景利用
接下来，咱们再进一步将帧率的抉择，落地到理论场景中。
大部分状况下，若视频直播场景的复杂度不高，比方常见的 秀场单主播 ，直播画面大部分是绝对动态的内容，15 fps 的晦涩度可满足需要。如果直播过程中须要有简单的静止局面，比方 健身操、舞蹈等等，或者是户外纪录式直播 ，能够思考更高的帧率配置，比方 25 fps ~ 30fps。如果是 屏幕共享的直播场景，共享内容又是电子游戏等高帧率内容，那么 30 fps 以上可能更适宜。
当然，咱们也不总是谋求高帧率，也存在须要指定低帧率的时候。
比方 教育场景，学生、老师的头像小窗口对画面动作细节的要求不高，能够应用 10 fps 甚至更低的帧率，优先保障带宽和升高设施性能耗费，以应答参差不齐的直播环境，保障连麦品质。同样是屏幕共享场景，如果共享内容是 PPT 等动态内容，对画面的清晰度将远高于晦涩度，也能够思考低帧率、高分辨率的配置。
咱们通过表格简略总结如下：
以上提供的配置比拟粗略，只是作为最根底的参考。毕竟理论场景千万、需要偏重各异，具体问题仍需具体分析，正确的做法是在产品设计、研发阶段，就进行充沛地测试、和比照，抉择一个满足理论体验需要的计划，或者在产品上提供可动静批改配置的入口，不便前期的个性化定制。
总结
好了，对于何谓“肯定频率”的问题，咱们就探讨至此。心愿大家通过本篇推文，可能进一步了解图像与视频之间的关系，也对“帧率”这个影响视频晦涩度的要害指标有肯定的理解，帮忙大家抉择适宜本人产品的帧率配置。
最初，咱们通过一个思维导图，总结一下本文的次要内容：
思维导图：
问
本期思考题
如果摄像头采集帧率过高，每一帧图像的曝光工夫有余，可能导致图像偏暗。依据环境亮度变动，可能须要动静地调整采集帧率、改善曝光，以保障采集画面的亮堂度”文中的这一段形容，该如何了解？
（🤫下期揭秘）
上期思考题揭秘 ⬇️
问
对于文中的举例，图像分辨率为 1280 x 720（宽 x 高，16:9），显示分辨率为 1080×1920（宽 x 高，9:16），有什么方法，能够实现全屏显示、不拉伸且不裁剪图像画面吗？
答
能够将图像旋转 90 度或 180 度后，再进行渲染。
个别在 Android 挪动端的屏幕共享场景，可能会遇到相似状况：当分享端（推流侧）分享的画面，在竖屏利用和横屏利用之间切换时，零碎提供的采集图像的分辨率也将在（高 > 宽）或（宽 > 高）之间变动，为了防止画面被裁剪，咱们须要被动批改编码分辨率至相应比例。此时，拉流端须要依据解码分辨率的宽高状况，对应抉择竖屏 UI、或者横屏 UI 进行渲染，以实现全屏显示。
好了，对于何谓“肯定频率”的问题，咱们就探讨至此。心愿大家通过本篇推文，可能进一步了解图像与视频之间的关系，也对“帧率”这个影响视频晦涩度的要害指标有肯定的理解，帮忙大家抉择适宜本人产品的帧率配置。点击理解更多
