ffmpeg添加图片水印的畸变问题
PAR/SAR/DAR
定义
- PAR(Pixel Aspect Ratio) 像素宽高比：单个像素的宽高比，通常该值为1，即正方形像素；若不为1，则为长方形像素。
- SAR(Sample Aspect Ratio) 采样纵横比：视频横向对应的像素个数比上视频纵向的像素个数，即为我们通常提到的分辨率。
- DAR(Display Aspect Ratio) 显示宽高比：终端显示时，播放画面的宽高比。
计算公式
SAR x PAR = DAR
通过上述公式，可以根据SAR、PAR、DAR中的两个计算出另外一个
ffmpeg中的分辨率、SAR、DAR
先来看一个样例视频的视频信息
"width": 1920,
"height": 1080,
"coded_width": 1920,
"coded_height": 1088,
"has_b_frames": 2,
"sample_aspect_ratio": "1:1",
"display_aspect_ratio": "16:9",
"pix_fmt": "yuv420p",
分析上述样例视频的avinfo信息可知：
- 分辨率=1920x108
- sar=1:1
- dar=16:9
实际上，由于通常PAR=1:1，使得帧画面的宽高比=分辨率（即宽高像素数目）
此时，ffmpeg对于分辨率、sar、dar有如下公式：
W/H * SAR = DAR
上述样例视频，1920/1080 * (1/1) = 16:9
再看另外一个样例视频的视频信息
"width": 480,
"height": 320,
"coded_width": 480,
"coded_height": 320,
"has_b_frames": 2,
"sample_aspect_ratio": "32:27",
"display_aspect_ratio": "16:9",
"pix_fmt": "yuv420p",
上述视频，480/320 * (32/27) = 16/9
水印畸变
播放形变
一般视频终端播放是否发生形变，可以根据如下参数来判定：
- 当SAR=1:1时，分辨率宽高比 = DAR，表示帧画面在终端播放时不会产生形变
- 当SAR!=1:1时，分辨率宽高比 != DAR，表示帧画面在终端播放时会产生形变
终端播放形变方式
形变方式通常可以分为三种：
- 保持短边不变，长边缩放
- 保持长边不变，短边缩放
- 长边短边同时缩放
若以样例视频二为例，上述三种形变方式可得：
- 原始画面480x320，短边保持不变，此时H=320,DAR=16/9，得W=320/9*16=569,即长边缩放比为569/480=1.185
- 原始画面480x320，长边边保持不变，此时W=480,DAR=16/9,得H=480/16*9=270，即短边的缩放比为270/320=0.84375
- 根据播放器实际情况发生变化
播放形变带来的水印形变
图片水印通常直接合成在原始帧画面中，故播放端的形变会连带造成水印产生畸变
以上述形变方式1为例，假设为原始视频打上一个40x40的方形水印，在终端播放时，长边会进行1.185倍的缩放，故实际水印显示大小约为47x40，畸变成为一个长方形水印
图片水印畸变的解决方案
在实际的生产应用中，有些需求水印要保持原始的长宽比，不能发生畸变，此时需要对图片水印畸变进行修正
反向修正水印图片
顾名思义，由于畸变发生在播放终端，故可以预测畸变行为，预先将水印图片变形后再压入原始帧画面，预变形图片会按预期畸变后恢复正常
以样例视频二为例，添加40x40的水印，假设采用第一种形变方式：
- 计算可知，原始帧画面横边缩放比为1.185
- 反向压缩水印视频W=40/1.185=34，即将水印图片压缩成为34x40
- 终端播放，根据第一种形变方式，长边缩放，图片水印W’=34*1.185=40，即恢复到40x40的水印图片
第二种形变方式处理方式相同
上述方式存在问题：
如果预测的形变方式与终端实际形变方式不同，可能造成水印图片等比缩放
比如，预测第一种形变方式，实际终端播放采用第二中形变方式：
- 水印图片压缩后34x40
- 终端播放时，短边缩放比为0.84375，播放时水印高H=40*0.84375=34，即水印图片实际播放大小为34x34，即实际水印等比缩放了0.84375倍
而若是终端播放采用第三种形变方式，则水印图片畸变不可预测，故修正后仍可能畸变
（由于播放形变取决的终端行为，故对水印畸变的情况并不能准确预测，不同的畸变模式的修正方式不一样，博主仅能据工作中的实际处理情况给出一些解决方案，欢迎大家指正）