为什么在 openCV 和 python 中将 fps 从 30 加倍到 60 时，生成的视频只有一半的时间？

Question

我的总体目标是使用 Raspberry Pi HQ 摄像头拍摄视频。当使用终端和像 raspivid -w 640 -h 480 -fps 90 -t 10000 -o video.h264 这样的标准 raspivid 命令时，生成的视频没有存储关于 fps（和 frame_count）的正确信息。我使用 openCV 和 python 检查了它，代码如下：

import cv2

cap = cv2.VideoCapture('video.h264')

if cap.isOpened():

    fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)

    print('fps:', fps)  # float `fps`

    frame_count = cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT)

    print('frames count:', frame_count)  # float `frame_count`

我预计它是 fps: 90.0 和 frame_count: 900.0，但它是 fps: 25.0 和 frame_count: -192153584101141.0.

经过一番研究，我得出结论，.h264 没有存储正确的 fps 值，而是存储了默认值（在我的例子中为 25.0 fps）。

现在我的下一个尝试是使用 openCV 和 python 来使用 HQ 摄像头捕捉视频。我尝试使用以下代码（在尝试使用 openCV 捕获视频时这几乎是标准的）：

import numpy as np
import cv2

#had to use (-1,cv2.CAP_V4L) instead of (0) for it to find my HQ Camera
cap = cv2.VideoCapture(-1,cv2.CAP_V4L)

fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'XVID')
out = cv2.VideoWriter('video_out.avi', fourcc, 30.0, (640, 480))

while(cap.isOpened()):
    ret, frame = cap.read()
    if ret==True:
        out.write(frame)
        cv2.imshow('frame', frame)
        if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
            break
    else:
        break
cap.release()
out.release()
cv2.destroyAllWindows()

现在录制大约 10 秒时。长视频，然后使用与之前相同的方法对其进行分析，结果符合预期 fps: 30.0 and frame_count: (roughly) 300.0.

现在，在第 8 行中将 fps 从 30 更改为 60，从 out = cv2.VideoWriter('video_out.avi', fourcc, 30.0, (640, 480)) 到 out = cv2.VideoWriter('video_out.avi', fourcc, 60.0, (640, 480)) 并分析大约 10 秒。之后的长视频结果和预期的不一样。而不是 fps: 60.0 and frame_count: (roughly) 600.0 结果是 fps: 60.0 and frame_count: (roughly) 300.0.此外，视频现在只有 5 秒。长而不是 10 秒。

我得出结论，视频仍然以 30 fps 和 10 秒的速度录制。记录的总数为 300 帧是正确的。但是在 video_out.avi 文件中，fps 被设置为 60 fps，这导致（60 fps）视频只有一半的时间长度，因为总共仍然只有 300 帧可用。

现在剩下的问题是：

我用什么方式更改上面的代码，以便能够捕获 10 秒。 60 fps 的长视频，总共得到 600 帧？

编辑#1

@Tiphel 在他的评论中表示，添加 cap.set(cv2.CAP_PROP_FPS, 10) 可以解决问题；它似乎起作用了。我现在尝试以某种方式编辑代码，它记录先前定义的时间（例如 5 秒）然后停止。通过这样做，我可以验证一个 60 fps 的视频是否有 5 秒。录制确实有 300 帧。此尝试导致以下代码：

import numpy as np
import cv2
import time

f=open("fps_and_time_passed.txt", "w")

cap = cv2.VideoCapture(-1,cv2.CAP_V4L)
cap.set(cv2.CAP_PROP_FPS, 30)

fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'XVID')
out = cv2.VideoWriter('vid_out.avi', fourcc, 30.0, (640, 480))

capture_time=5.0
start_time=time.time()

while(time.time() - start_time < capture_time):
    
    #print time passed in console
    #print('time passed: ' + str(time.time()-start_time))
    
    #write time passed in .txt file
    f.write('time passed: ' + str(time.time()-start_time) + ' ')
    
    fps=cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
    
    #print fps in console
    #print('fps: ',fps)
    
    #write fps in .txt file
    f.write('fps: ' + str(fps) + '\n')
    ret, frame = cap.read()
    if ret==True:
        out.write(frame)
        cv2.imshow('frame', frame)       
        #if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        #    break
    else:
        break
f.close()
cap.release()
out.release()
cv2.destroyAllWindows()

分析现在生成的“vid_out.avi”文件后，我预计它是 fps: 30.0 和 frame_count 150.0，但它是 fps: 30.0 和 frame_count: 115.0。然后我查看了“fps_and_time_passed.txt”文件，令我惊讶的是，我发现大约有 1.4 秒。开始延迟：

time passed: 1.1682510375976562e-05 fps: 30.0
time passed: 1.4038400650024414 fps: 30.0
time passed: 1.4290287494659424 fps: 30.0
time passed: 1.4499273300170898 fps: 30.0
...
time passed: 4.89248514175415 fps: 30.0
time passed: 4.925801515579224 fps: 30.0
time passed: 4.9621946811676025 fps: 30.0
time passed: 4.995436191558838 fps: 30.0

如您所见，延迟在第一个和第二个输出之间。

所以我的新问题是：

如何消除这种延迟？

Answer 1

我认为这是因为您在捕获第一帧之前启动了计时器，所以您最终没有达到所需的持续时间。

我相信如果你计算帧数，根据你想要的视频时长，你会得到想要的输出。

试试像这样的东西：

fps = 30
capture_time = 5.0
n_frames = capture_time * fps
curr_frame = 0

while (curr_frame < n_frames):
    ret, frame = cap.read()
    if ret==True:
        out.write(frame)
        cv2.imshow('frame', frame)       
    else:
        break

    fps=cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)  
    #write fps in .txt file
    f.write('fps: ' + str(fps) + '\n')

    curr_frame+=1

我还没有测试过这个，它可能行不通，但就是这样。

为什么在 openCV 和 python 中将 fps 从 30 加倍到 60 时，生成的视频只有一半的时间？

Why is the resulting video half the time long, when doubling the fps from 30 to 60 in openCV and python?

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