ffmpeg强制关键帧间隔(key frame, gop size, gop duration)

一、相关背景

说明：

1. GOP在视频中指两个关键帧之间的图像序列。一般两个GOP之间是完全独立的。GOP的第一帧是key frame。
2. 指定GOP size 和指定关键帧的间隔在本文中是同一回事

现在有一个需求，在h265转h264的时候需要视频的GOP size 都比较小（2 s~ 4s），以方便后续的操作。但是正常情况下的转码，GOP size是编码器自己决定的，那么如何在转码的时候指定GOP size 呢？

二、解决方案

利用ffmpeg的参数 -force_key_frames 强行指定GOP size。可以看ffmpeg 的 force-key-frame相关文档

-force_key_frames[:stream_specifier] time[,time...] (output,per-stream)
-force_key_frames[:stream_specifier] expr:expr (output,per-stream)
-force_key_frames[:stream_specifier] source (output,per-stream)
-force_key_frames[:stream_specifier] source_no_drop (output,per-stream)

指定GOP size 为2秒的命令如下。

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -force_key_frames "expr:gte(t,n_forced*2)" output.mp4

注意得到的GOP size 是2s 左右，并不意味严格是2s（2s的地方可能就没有图像帧）

三、实验

指定GOP size 为2秒，命令如下

ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -force_key_frames "expr:gte(t,n_forced*2)" output.mp4

可以用以下的命令查看key frame的时间点,确认结果是否正确。

ffprobe -i output.mp4 -skip_frame nokey -select_streams v:0 -show_entries frame=pkt_pts_time -of csv=print_section=0

测试了3个视频，改变GOP size后的视频大小变化。

1. 可以看到随着GOP size的变小，case 1和case 3体积基本上是随着GOP增加的。这个其实是合理的，常规视频的GOP size会有很多大于2s的情况，强制为2s意味着，降低了压缩比例
2. case 2是一个非常特殊的视频，不在这里讨论
   

四、总结

1. 可以用-force_key_frames强制GOP size，结果不精确，但是基本就是指定的数值
2. 改变GOP size也会改变视频文件的体积大小