FFmpeg时间戳

FFmpeg内部有多种时间戳，基于不同的时间基准。理解这些时间概念，有助于通过FFmpeg进行音视频开发。

在我看来，FFmpeg有两个时间基准：AV_TIME_BASE和AVStream->time_base。

内部时间基准：AV_TIME_BASE

AV_TIME_BASE表示1S对应多长时间，AV_TIME_BASE_Q则是对应的分数形式，如下所示：

/**
 * Internal time base represented as integer
 * 
 */
#define AV_TIME_BASE            1000000

/**
 * Internal time base represented as fractional value
 */
#define AV_TIME_BASE_Q          (AVRational){1, AV_TIME_BASE}

AVFormatContext中的参数多是基于AV_TIME_BASE的，如下所示：

/**
 * Position of the first frame of the component, in
 * AV_TIME_BASE fractional seconds. 
 * 第一帧的开始时间戳
 */
int64_t start_time;
/**
 * Duration of the stream, in AV_TIME_BASE fractional
 * seconds. 
 * 时长
 */
int64_t duration;

比如：通过AVFormatContext计算出音视频文件的时长：

/**
 * Convert an AVRational to a `double`.
 */
static inline double av_q2d(AVRational a){
    return a.num / (double) a.den;
}

// 单位秒
AVFormatContext->duration * av_q2d(AV_TIME_BASE_Q)

所以，基于内部时间基准的时间戳转换很简单：

// 时间戳转换到秒
time_in_seconds = timestamp * av_q2d(AV_TIME_BASE_Q)
// 秒转换到时间戳
timestamp = time_in_seconds * AV_TIME_BASE

流时间基准：AVStream->time_base

AVStream表示AVFormatContext中一条具体的流结构，比如：音频流、视频流和字幕流等。AVStream->time_base也是分数结构AVRational，只不过不再是固定值，而是依赖于具体流。 AVStream、AVPacket和AVFrame中的时间戳多是基于对应的流时间基准。

例如：AVStream中的帧开始时间戳和流时长：

/**
 * This is the fundamental unit of time (in seconds) in terms
 * of which frame timestamps are represented.
 * 表示一秒对应多长时间
 */
AVRational time_base;
/**
 * Decoding: pts of the first frame of the stream in presentation order, in stream time base.
 */
int64_t start_time;
/**
 * Decoding: duration of the stream, in stream time base.
 */
int64_t duration;

要计算出流时长信息（秒），如下所示：

//计算出AVStream多少秒
duration(秒) = AVStream->duration * av_q2d(AVStream->time_base);

比如：某视频流的time_base是1/90000，即：90000表示1秒。那么2700000实际表示30秒。

再看一下AVFrame中的时间戳：

/**
 * frame timestamp estimated using various heuristics, in stream time base
 * 
 */
int64_t best_effort_timestamp;
/**
 * Presentation timestamp in time_base units (time when frame should be shown to user).
 */
int64_t pts;

一般情况下，两者都可以表示PTS时间戳，且都是基于流时间基准。

// 用秒表示PTS
timestamp(秒) = av_frame_get_best_effort_timestamp(AVFrame) * av_q2d(AVStream->time_base);

不同时间基准之间的转换

为了在不同时间基准间进行转换，FFmpeg提供了av_rescale_q函数进行转换

/**
 * Rescale a 64-bit integer by 2 rational numbers.
 * The operation is mathematically equivalent to `a * bq / cq`.
 * a表示要原始值，bq表示原来的时间基准；cq表示要转换到的时间基准
 */
int64_t av_rescale_q(int64_t a, AVRational bq, AVRational cq) av_const;

例如：把流时间戳转换到内部时间戳：

// 把某个视频帧的pts转换成内部时间基准
av_rescale_q(AVFrame->pts, AVStream->time_base, AV_TIME_BASE_Q)

ffmpeg中进行seek时(av_seek_frame)，时间戳必须基于流时间基准，比如：seek到第5秒。

// 首先计算出基于视频流时间基准的时间戳
int64_t timestamp_in_stream_time_base = av_rescale_q(5 * AV_TIME_BASE, AV_TIME_BASE_Q, video_stream_->time_base);
// 然后seek
av_seek_frame(av_format_context, video_stream_index, timestamp_in_stream_time_base, AVSEEK_FLAG_BACKWARD);