FFmpeg中SAR（Sample Aspect Ratio，采样宽高比）和 DAR（Display Aspect Ratio，显示宽高比）

在 FFmpeg 中，SAR（Sample Aspect Ratio，采样宽高比） 和 DAR（Display Aspect Ratio，显示宽高比） 是描述视频画面比例的两个核心参数，直接影响视频的显示效果（如是否出现黑边、裁剪或拉伸）。以下从定义、区别、FFmpeg 中的查看与设置方法，以及实际应用场景展开详细说明：

一、SAR 与 DAR 的定义

1. SAR（采样宽高比）

SAR 是像素本身的宽高比例，表示每个像素在原始视频中的宽高比。例如：

• SAR=16:9：每个像素的宽度是高度的 16/9 倍（常见于高清视频）。
• SAR=4:3：每个像素的宽度是高度的 4/3 倍（传统标清电视）。
• SAR=1:1：正方形像素（如计算机显示器常用）。

SAR 由视频的编码参数决定，通常在拍摄或编码时固定（如相机传感器的物理比例）。

2. DAR（显示宽高比）

DAR 是视频在显示设备上的实际显示宽高比，表示视频画面最终呈现的宽高比例。例如：

• DAR=16:9：视频在 16:9 的显示器或电视上完整显示，无黑边。
• DAR=4:3：视频在 16:9 的显示器上会左右或上下出现黑边（Letterbox 或 Pillarbox）。

DAR 由显示设备的物理比例（如屏幕分辨率、电视制式）决定，可能与 SAR 不同。

二、SAR 与 DAR 的关系

视频的实际显示尺寸由 SAR 和 DAR 共同决定。假设视频的原始分辨率为 W×H（像素数），则：

• 像素的物理宽度 = ( \frac{W}{\sqrt{W^2 + H^2}} \times SAR宽度 )
• 像素的物理高度 = ( \frac{H}{\sqrt{W^2 + H^2}} \times SAR高度 )
• 最终显示的宽高比 DAR = ( \frac{\text{像素物理宽度} \times W}{\text{像素物理高度} \times H} )

简化来说，DAR = (SAR × 原始分辨率宽高比)。例如：

• 若 SAR=16:9，原始分辨率为 1280×720（宽高比 16:9），则 DAR=16:9（无变形）。
• 若 SAR=16:9，原始分辨率为 1920×1080（宽高比 16:9），则 DAR=16:9。
• 若 SAR=4:3，原始分辨率为 1280×720（宽高比 16:9），则 DAR= ( \frac{4}{3} \times \frac{16}{9} \approx 2.37:1 )（罕见，实际中 DAR 通常由显示设备决定）。

三、FFmpeg 中查看 SAR 与 DAR

通过 ffprobe 或 ffmpeg -i 命令可查看视频的 SAR 和 DAR 信息。

1. 使用 ffprobe 查看

# 查看视频流的 SAR 和 DAR（输出为分数形式）
ffprobe -v error -select_streams v:0 -show_entries stream=sample_aspect_ratio,display_aspect_ratio -of default=noprint_wrappers=1 input.mp4

输出示例：

sample_aspect_ratio=16:9
display_aspect_ratio=16:9

2. 使用 ffmpeg -i 查看

ffmpeg -i input.mp4 -f null - 2>&1 | grep -E 'Sample Aspect Ratio|Display Aspect Ratio'

输出示例：

Input #0, mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2, from 'input.mp4':
  Stream #0:0(und): Video: h264 (High) (avc1 / 0x31637661), yuv420p(tv, bt709), 1920x1080 [SAR 1:1 DAR 16:9], 30 fps, 30 tbr, 15360 tbn, 60 tbc

其中 [SAR 1:1 DAR 16:9] 直接显示了 SAR 和 DAR。

四、FFmpeg 中设置 SAR 与 DAR

FFmpeg 支持通过编码参数或滤镜调整 SAR 和 DAR，常见场景包括：

• 修正因传感器误差导致的 SAR 错误。
• 强制视频以特定 DAR 显示（如将 4:3 视频调整为 16:9 并添加黑边）。

1. 调整 SAR（采样宽高比）

SAR 通常由原始视频决定，但可通过 setsar 滤镜强制修改（适用于编码时重新设置）。

示例：将 SAR 从 4:3 修正为 16:9

ffmpeg -i input.mp4 -vf "setsar=16/9" -c:v libx264 -crf 23 output.mp4

2. 调整 DAR（显示宽高比）

DAR 受显示设备限制，但可通过 scale 滤镜或 setdar 滤镜调整视频的显示尺寸（可能添加黑边或裁剪）。

方法 1：使用 scale 滤镜（推荐）

scale 滤镜可调整视频分辨率，从而间接改变 DAR。通过 force_original_aspect_ratio 参数控制是否保持原始 SAR。

示例 1：将视频缩放到 16:9 DAR（保持 SAR）

# 输入视频 SAR=4:3，分辨率 1280x960（DAR=4:3）
# 目标：缩放到 DAR=16:9，保持 SAR=4:3（需计算新分辨率）
ffmpeg -i input.mp4 -vf "scale=iw*16/9:ih*16/9:force_original_aspect_ratio=decrease" -c:v libx264 -crf 23 output.mp4

• iw*16/9：输入宽度（iw）乘以目标 DAR 宽度比（16/9）。
• ih*16/9：输入高度（ih）乘以目标 DAR 高度比（16/9）。
• force_original_aspect_ratio=decrease：避免缩放后宽高比超过目标 DAR（自动缩小）。

示例 2：强制 DAR=16:9（添加黑边）

# 输入视频 SAR=16:9，分辨率 1280x720（DAR=16:9）
# 目标：在 1920x1080 的 16:9 显示器上居中显示（无缩放，无黑边）
ffmpeg -i input.mp4 -vf "scale=1920:1080:force_original_aspect_ratio=increase,pad=1920:1080:(ow-iw)/2:(oh-ih)/2" -c:v libx264 -crf 23 output.mp4

• pad 滤镜：在视频周围添加黑边（(ow-iw)/2 为左右边距，(oh-ih)/2 为上下边距）。

方法 2：使用 setdar 滤镜（直接设置 DAR）

setdar 滤镜直接指定 DAR，FFmpeg 会自动计算需要的缩放比例（可能改变 SAR）。

示例：将 DAR 强制设置为 16:9

ffmpeg -i input.mp4 -vf "setdar=16/9" -c:v libx264 -crf 23 output.mp4

• 注意：setdar 可能与 setsar 冲突，优先使用 scale 滤镜控制 DAR。

五、实际应用中的常见问题

问题 1：视频显示黑边（Letterbox/Pillarbox）

• 原因：视频的 DAR 与显示设备的 DAR 不一致（如 4:3 视频在 16:9 显示器上）。
• 解决：
  • 保持 SAR 不变，通过 scale 或 pad 滤镜添加黑边（推荐）。
  • 裁剪视频边缘（crop 滤镜），但可能丢失画面内容。

问题 2：视频拉伸变形

• 原因：强制将 SAR 不匹配的视频缩放到目标 DAR（如将 4:3 视频直接拉伸为 16:9）。
• 解决：避免直接拉伸，优先使用 force_original_aspect_ratio 参数保持 SAR。

问题 3：FFmpeg 输出 DAR 与预期不符

• 原因：未正确设置 SAR 或滤镜参数（如 scale 时未考虑原始分辨率）。
• 解决：通过 ffprobe 确认原始 SAR 和 DAR，再根据目标 DAR 计算正确的缩放参数。

六、总结

• SAR 是像素的固有宽高比（由传感器或编码决定），DAR 是视频在显示设备上的实际宽高比（由显示设备决定）。
• FFmpeg 中通过 setsar 和 setdar 滤镜调整 SAR 和 DAR，但更推荐使用 scale 滤镜控制 DAR（避免变形）。
• 实际应用中需根据显示设备的 DAR 调整视频尺寸，优先保持 SAR 以避免画面变形。