フレームレート変更 — -r オプションと fps フィルタの使い分け

動画のフレームレート（fps）を変更する場面はさまざまです。30fps の素材を 24fps に落として映画的な雰囲気にしたい、60fps の動画を Webm 向けに 30fps に圧縮したい、1fps でタイムラプスを作りたい、といったケースが代表的です。FFmpeg では主に -r オプションと -vf fps フィルタの 2 つの方法があり、用途によって使い分けることが推奨されています。本記事ではその違いと実践的なコマンド例を、ffmpeg 6.1 で確認済みの内容で解説します。

動作確認: ffmpeg 6.1.1 / Ubuntu 24.04

1. 現在のフレームレートを確認する（ffprobe）

変換前に元ファイルのフレームレートを確認しましょう。

ffprobe -v error -select_streams v:0 -show_entries stream=r_frame_rate,avg_frame_rate -of default=noprint_wrappers=1 input.mp4

出力例：

r_frame_rate=30/1
avg_frame_rate=30/1

r_frame_rate はコンテナのメタデータに記録されたフレームレート、avg_frame_rate は実際のフレーム数から計算した平均フレームレートです。可変フレームレート（VFR）動画では両者が異なる場合があります。

2. -r オプション（出力フレームレート指定）

-r は出力側に付けることでフレームレートを指定します。

ffmpeg -i input.mp4 -r 30 -c:v libx264 -crf 23 -c:a copy output.mp4

公式ドキュメントでは、出力オプションとしての -r を “Duplicate or drop frames right before encoding them to achieve constant output frame rate fps.” と説明しています。つまり、フレームをエンコード直前に複製または削除することで目標フレームレートを実現します。

3. -vf fps フィルタ（より精確な制御）

ffmpeg -i input.mp4 -vf fps=30 -c:v libx264 -crf 23 -c:a copy output.mp4

fps フィルタはフィルタグラフの一部として動作し、フレームのタイムスタンプを参照しながらフレームを出力します。

4. -r と fps フィルタの違いと使い分け

両者は似ていますが、動作に重要な違いがあります。

比較項目-r（出力オプション）-vf fps=N（フィルタ）
処理タイミングエンコード直前フィルタグラフ内（より早い段階）
タイムスタンプ参照限定的フレームのタイムスタンプを参照
他フィルタとの組み合わせそのまま可能フィルタチェーンに組み込める
VFR（可変フレームレート）素材動作が不安定になる場合ありより安定した変換が期待できる

一般的な推奨：単純なフレームレート変換では -vf fps=N が精確な動作をする場合が多く、特に可変フレームレート素材では fps フィルタの使用が安定した結果をもたらすことがあります。-r はシンプルな用途や他のオプションと組み合わせる際に便利です。

5. フレームレートを下げる（フレーム削除）

60fps の動画を 30fps に変換する例です。

ffmpeg -i input.mp4 -vf fps=30 -c:v libx264 -crf 23 -c:a copy output.mp4

フレームレートを下げる場合、fps フィルタは指定されたレートに合わせて余分なフレームを削除します。この処理ではフレーム補間（中間フレームの生成）は行いません。単純にフレームを間引きます。

6. フレームレートを上げる（フレーム複製）

24fps の動画を 60fps に変換する例です。

ffmpeg -i input.mp4 -vf fps=60 -c:v libx264 -crf 23 -c:a copy output.mp4

フレームレートを上げる場合、fps フィルタは既存フレームを複製することで目標レートを達成します。この方法では新たな中間フレームは生成されません（動きの滑らかさは元の素材のままです）。本格的なフレーム補間（モーション推定による中間フレーム生成）には minterpolate フィルタなど別の手法が必要です。

7. フレームレート変換の具体的なユースケース

60fps → 30fps（Web配信向け）

ffmpeg -i input.mp4 -vf fps=30 -c:v libx264 -crf 23 -c:a copy output.mp4

29.97fps → 25fps（PAL 規格向け）

ffmpeg -i input.mp4 -vf fps=25 -c:v libx264 -crf 23 -c:a copy output.mp4

30fps → 24fps（映画的な見た目）

ffmpeg -i input.mp4 -vf fps=24 -c:v libx264 -crf 23 -c:a copy output.mp4

8. タイムラプスへの応用：-vf fps=1

連番画像をタイムラプス動画に変換する場合、元の画像を 1 秒 1 枚のスライドショーとして読み込んで高フレームレートで出力するのが一般的です。ただし、連番画像 (img%03d.png など) を扱うコマンドは CI ルールにより text ブロックに記載します。

ffmpeg -framerate 1 -i img%03d.png -c:v libx264 -r 30 -pix_fmt yuv420p output.mp4

すでに動画になっているファイルから 1fps のサムネイル動画を生成する場合は:

ffmpeg -i input.mp4 -vf fps=1 -c:v libx264 -crf 23 output.mp4

これにより、元動画から 1 秒ごとに 1 フレームを抽出した低フレームレートの動画が生成されます。

9. フレームレートと音声の同期

フレームレートを変更しても音声のタイムスタンプは独立しているため、通常は自動的に同期が保たれます。しかし、大幅なフレームレート変更（例：1fps への変換）を行う場合は音声の扱いに注意が必要です。タイムラプス変換など映像の時間軸を変える処理では、-an（音声なし）で音声を除去するか、意図した音声処理を明示的に指定することを推奨します。

関連記事

動作確認: ffmpeg 6.1.1 / Ubuntu 24.04 (GitHub Actions runner)
一次ソース: ffmpeg.org/ffmpeg.html / ffmpeg.org/ffmpeg-filters.html / ffmpeg.org/ffmpeg-codecs.html