【每天学点‘音视频’】GOP- 关键帧间隔

什么是 GOP

在音视频中 GOP （Group of Picture）表示一组连续的视频帧序列，这个序列中包括 P 帧和 B 帧，通常被提到的是 GOP 长度，通俗的讲就是 I 帧与 I 帧之间的非 I 帧数。P 帧和 B 帧要远远小于 I 帧，这也是视频压缩能节省空间的一个原因所在。

GOP结构I B B P B B P P P IGOP大小为8

播放器接收到 I 帧时会播放出画面，有时会遇到首开时间较长的问题，这是因为当播放器如果获取到了 B 帧或 P 帧时，它无法解码，需要进行丢弃，所以会导致首开较长。

如何查看视频的 GOP 长度

方式一：

使用vctrl 工具，可打印出 gop 长度，单位是秒, vctrl 工具只能在 Linux 系统中使用，可以查看点播和直播

./vctrl stream -statsec -pg play 视频

方式二：

ffmpeg -i qiniu-2023-720p-fps-1.mp4 -vf "showinfo" -f null - 2>&1 | grep "pts_time:[0-9.]*" > frame_info.txt

在生成的文件frame_info.txt 查看 I 帧之间的间隔 ，查看对应 I 帧对应的 n 做差值，就是 GOP 的大小。

n:2  type:I  (第1个I帧)...n:82 type:I  (第2个I帧)

GOP 长度 = 82 - 2 = 80 帧，80/25=3.2s ，25 表示是视频源帧率

可以说 GOP 长度为 80 帧，也可以说 3s

查看视频中是否存在 B 帧

方法一：含义同上述过程

ffmpeg -i qiniu-2023-720p-fps-1.mp4 -vf "showinfo" -f null - 2>&1 | grep "pts_time:[0-9.]*" > frame_info.txt

方法二：

使用以下命令可累出所有帧类型，可以查看视频中是否存在 B 帧

ffprobe -v error -show_frames -select_streams v 视频源 | grep "pict_type”

GOP 越大越好，还是越小越好呢？

• GOP 越大说明 I 帧与 I 帧之间的 B 帧和 P 帧比较多，比如上面的 GOP 长度为 80 帧，说明视频中 每 82 帧出现一个关键帧（ I 帧），较长的 GOP 能够减少关键帧的数量，可以节省存储和带宽，比较合适一些静态场景，视频内容变化较小，比如讲座、监控等。但如果是一些运动场景，如果 GOP 太大，就会导致依赖 P/B 帧的预测误差会累积，会增加解码负担，从而导致画质下降和卡顿等问题。

• GOP 越小，意味着 I 帧间隔时间短，可实现秒开功能，但也意味着压缩比例低，同样码率情况下视频的质量会有所下降。

• GOP 的选择依使用场景而定

• 直播：g 15~30
  

• 流媒体：g 30~60
  

• 存档：g 100~250（仅限静态内容）

FFmpeg 推流如何避免有 B 帧

使用如下命令

ffmpeg -re -stream_loop -1 -i trailer.mp4 -c copy -c:v libx264 -bf 0 -f flv rtmp://127.0.0.1/ztest/test-01

• 上述参数 -bf 0，表示无 B 帧

• 如果要启用 B 帧，则使用参数 -bf 2
  

OBS 如何推不含 B 帧的直播流

可以参考：https://developer.qiniu.com/pili/9886/obs-push-flow-excluding-b-frame-guidelines

FFmpeg 强制关键帧间隔

有一个视频源 GOP 大小不均，GOP 大小为 2、4、5、10s，现在想强制关键帧间隔，使之平均，使用 ffmpeg 强制每 30 帧一个 I 帧

ffmpeg -i trailer.mp4 -g 30 -c:v libx264 trailer01.mp4

-g 30：设置 GOP=30（根据帧率调整，如 30fps 视频 = 1 秒一个 I 帧）。

在低延迟场景中，通常缩短 GOP，增加 I 帧频率。现在可以通过命令查看强制关键帧间隔之后的文件中的 GOP 大小。强制关键帧间隔之后的 GOP 大小为 1.25，因为原视频的帧率为 24fps，强制 GOP 为 30，则 30/24 = 1.25s

可以通过以下命令检查原始编码参数

➜  ~ ffprobe -v error -show_entries stream=codec_name,r_frame_rate -of csv trailer.mp4stream,h264,24/1stream,aac,0/0

总结

GOP 就是一组连续的视频帧序列，两个 I 帧之间的间隔叫做一个 GOP，GOP 大小 就是 I 帧之间的非 I 帧数。