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FFmpeg常用API总结

FFmpeg作为开源的视频处理工具,有着相当强大的功能;

本文总结了FFmpeg中一些常用的API;


FFmpeg常用API总结

前言

FFmpeg 本身是一个庞大的项目,包含许多组件和库文件,最常用的是它的命令行工具;

FFmpeg下载:

FFmpeg官方文档:


视频处理相关概念

介绍 FFmpeg 用法之前,需要先了解一些视频处理的基本概念;

① 容器

视频文件本身其实是一个容器(container),里面包括了视频和音频,也可能有字幕等其他内容;

一般来说,视频文件的后缀名反映了它的容器格式;

常见的容器格式有以下几种:

  • MP4
  • MKV
  • WebM
  • AVI

下面的命令可以查看 FFmpeg 支持的容器:

ffmpeg -formats

② 编码格式

视频和音频都需要经过编码,才能保存成文件;

不同的编码格式(CODEC),有不同的压缩率,会导致文件大小和清晰度的差异;

常用的视频编码格式如下:

  • H.262
  • H.264
  • H.265

上面的编码格式都是有版权的,但是可以免费使用;

此外,还有几种无版权的视频编码格式:

  • VP8
  • VP9
  • AV1

另外,常用的音频编码格式如下:

  • MP3
  • AAC

上面所有这些都是有损的编码格式,编码后会损失一些细节,以换取压缩后较小的文件体积;

无损的编码格式压缩出来的文件体积较大,这里就不介绍了;

下面的命令可以查看 FFmpeg 支持的编码格式,视频编码和音频编码都在内:

ffmpeg -codecs

③ 编码器

编码器(encoders)是实现某种编码格式的库文件;

只有安装了某种格式的编码器,才能实现该格式视频/音频的编码和解码;

以下是一些 FFmpeg 内置的视频编码器:

  • libx264:最流行的开源 H.264 编码器;
  • NVENC:基于 NVIDIA GPU 的 H.264 编码器;
  • libx265:开源的 HEVC 编码器;
  • libvpx:谷歌的 VP8 和 VP9 编码器;
  • libaom:AV1 编码器;

音频编码器如下:

  • libfdk-aac
  • aac

下面的命令可以查看 FFmpeg 已安装的编码器:

ffmpeg -encoders

FFmpeg的使用格式

FFmpeg 的命令行参数非常多,大体可以分成五个部分:

ffmpeg {1} {2} -i {3} {4} {5}

上面命令中,五个部分的参数依次如下:

  1. 全局参数;
  2. 输入文件参数;
  3. 输入文件;
  4. 输出文件参数;
  5. 输出文件;

参数太多的时候,为了便于查看,ffmpeg 命令可以写成多行:

ffmpeg \
[全局参数] \
[输入文件参数] \
-i [输入文件] \
[输出文件参数] \
[输出文件]

下面是一个例子:

ffmpeg \
-y \ # 全局参数
-c:a libfdk_aac -c:v libx264 \ # 输入文件参数
-i input.mp4 \ # 输入文件
-c:v libvpx-vp9 -c:a libvorbis \ # 输出文件参数
output.webm # 输出文件

上面的命令:

  • 将 mp4 文件转成 webm 文件,这两个都是容器格式;
  • 输入的 mp4 文件的音频编码格式是 aac,视频编码格式是 H.264;
  • 输出的 webm 文件的视频编码格式是 VP9,音频格式是 Vorbis;

如果不指明编码格式,FFmpeg 会自己判断输入文件的编码;

因此,上面的命令可以简单写成下面的样子:

ffmpeg -i input.avi output.mp4

FFmpeg常用API

常用命令行参数

FFmpeg 常用的命令行参数如下:

  • -c:指定编码器;
  • -c copy:直接复制,不经过重新编码(这样比较快);
  • -c:v:指定视频编码器;
  • -c:a:指定音频编码器;
  • -i:指定输入文件;
  • -an:去除音频流;
  • -vn: 去除视频流;
  • -preset:指定输出的视频质量,会影响文件的生成速度,有以下几个可用的值 ultrafast, superfast, veryfast, faster, fast, medium, slow, slower, veryslow;
  • -y:不经过确认,输出时直接覆盖同名文件;

常见用法

① 查看文件信息

查看视频文件的元信息,比如编码格式和比特率,可以只使用-i参数:

$ ffmpeg.exe -i input.mp4

ffmpeg version n4.4-17-gf7468a9c40 Copyright (c) 2000-2021 the FFmpeg developers
  built with gcc 10-win32 (GCC) 20210408
  libavutil      56. 70.100 / 56. 70.100
  libavcodec     58.134.100 / 58.134.100
  libavformat    58. 76.100 / 58. 76.100
  libavdevice    58. 13.100 / 58. 13.100
  libavfilter     7.110.100 /  7.110.100
  libswscale      5.  9.100 /  5.  9.100
  libswresample   3.  9.100 /  3.  9.100
  libpostproc    55.  9.100 / 55.  9.100
Input #0, mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2, from 'input.mp4':
  Metadata:
    major_brand     : mp42
    minor_version   : 0
    compatible_brands: isommp42
    creation_time   : 2019-11-08T19:03:40.000000Z
  Duration: 00:15:00.80, start: 0.000000, bitrate: 445 kb/s
  Stream #0:0(und): Video: h264 (Constrained Baseline) (avc1 / 0x31637661), yuv420p(tv, smpte170m/smpte170m/bt709), 472x360 [SAR 1:1 DAR 59:45], 347 kb/s, 25 fps, 25 tbr, 12800 tbn, 50 tbc (default)
    Metadata:
      creation_time   : 2019-11-08T19:03:40.000000Z
      handler_name    : ISO Media file produced by Google Inc. Created on: 11/08/2019.
      vendor_id       : [0][0][0][0]
  Stream #0:1(und): Audio: aac (LC) (mp4a / 0x6134706D), 44100 Hz, stereo, fltp, 96 kb/s (default)
    Metadata:
      creation_time   : 2019-11-08T19:03:40.000000Z
      handler_name    : ISO Media file produced by Google Inc. Created on: 11/08/2019.
      vendor_id       : [0][0][0][0]

上面命令会输出很多冗余信息,加上-hide_banner参数,可以只显示元信息:

$ ffmpeg.exe -hide_banner -i input.mp4

Input #0, mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2, from 'input.mp4':
  Metadata:
    major_brand     : mp42
    minor_version   : 0
    compatible_brands: isommp42
    creation_time   : 2019-11-08T19:03:40.000000Z
  Duration: 00:15:00.80, start: 0.000000, bitrate: 445 kb/s
  Stream #0:0(und): Video: h264 (Constrained Baseline) (avc1 / 0x31637661), yuv420p(tv, smpte170m/smpte170m/bt709), 472x360 [SAR 1:1 DAR 59:45], 347 kb/s, 25 fps, 25 tbr, 12800 tbn, 50 tbc (default)
    Metadata:
      creation_time   : 2019-11-08T19:03:40.000000Z
      handler_name    : ISO Media file produced by Google Inc. Created on: 11/08/2019.
      vendor_id       : [0][0][0][0]
  Stream #0:1(und): Audio: aac (LC) (mp4a / 0x6134706D), 44100 Hz, stereo, fltp, 96 kb/s (default)
    Metadata:
      creation_time   : 2019-11-08T19:03:40.000000Z
      handler_name    : ISO Media file produced by Google Inc. Created on: 11/08/2019.
      vendor_id       : [0][0][0][0]

② 转换编码格式

转换编码格式(transcoding)指的是:将视频文件从一种编码转成另一种编码;

比如:转成 H.264 编码;

一般使用编码器libx264,所以只需指定输出文件的视频编码器即可;

ffmpeg \
 \
 \
-i input.file \
-c:v libx264 \
output.mp4

下面是转成 H.265 编码的写法:

ffmpeg \
 \
 \
-i input.file \
-c:v libx265 \
output.mp4

③ 转换容器格式

转换容器格式(transmuxing)指的是,将视频文件从一种容器(格式)转到另一种容器(格式);

下面是 mp4 转 webm 的写法:

ffmpeg \
-i input.mp4 \
-c copy \
output.webm
# 下同
ffmpeg \
-i input.mp4 \
-c:v copy -c:a copy \
output.webm

在上面例子中:

只是转一下容器,内部的编码格式不变,所以使用-c copy指定直接拷贝,不经过转码,这样比较快;

在进行转换时可以指定转换前后的视频质量以及转换速度;

使用crf(Constant Rate Factor,恒定速率因子)参数来控制输出质量:

  • crf取值越低,质量越高(范围:0-51);
  • crf默认值为23,视觉上无损压缩对应于-crf 18

同时,使用preset(预设参数)控制压缩过程的速度;

例如:

ffmpeg \
-i input.mp4 \
-preset slower -crf 18 \
output.mp4

更多信息:


④ 调整码率

调整码率(transrating)指的是,改变编码的比特率,一般用来将视频文件的体积变小;

下面的例子指定码率最小为964K,最大为3856K,缓冲区大小为 2000K;

ffmpeg \
-i input.mp4 \
-minrate 964K -maxrate 3856K -bufsize 2000K \
output.mp4

⑤ 改变分辨率

下面是改变视频分辨率(transsizing)的例子,从 1080p 转为 480p:

ffmpeg \
-i input.mp4 \
-vf scale=480:-1 \
output.mp4

⑥ 提取音频

有时,需要从视频里面提取音频(demuxing),可以像下面这样写:

ffmpeg \
-i input.mp4 \
-vn -c:a copy \
output.aac

上面例子中:

  • -vn表示去掉视频;
  • -c:a copy表示不改变音频编码,直接拷贝;

⑦ 添加音轨

添加音轨(muxing)指的是:将外部音频加入视频,比如添加背景音乐或旁白;

下面是一个例子:

ffmpeg \
-i input.aac -i input.mp4 \
output.mp4

上面例子中,有音频和视频两个输入文件,FFmpeg 会将它们合成为一个文件;

当然FFmpeg还有更强大的用法,分别抽取两个视频中的声音和画面组成新的视频:

ffmpeg \
-i in0.mp4 -i in1.mp4 \
-c copy -map 0:0 -map 1:1 -shortest \
out.mp4
  • -shortest参数表示音频文件结束,输出视频就结束;
  • -map参数将视频的不同部分进行了映射;

更多关于-map参数:


⑧ 截图

下面的例子是从指定时间开始,连续对1秒钟的视频进行截图:

ffmpeg \
-y \
-i input.mp4 \
-ss 00:01:24 -t 00:00:01 \
output_%3d.jpg

如果只需要截一张图,可以指定只截取一帧:

ffmpeg \
-ss 01:23:45 \
-i input \
-vframes 1 -q:v 2 \
output.jpg

上面例子中:

  • -vframes 1指定只截取一帧;
  • -q:v 2表示输出的图片质量,一般是1到5之间(1 为质量最高);

⑨ 裁剪

裁剪(cutting)指的是,截取原始视频里面的一个片段,输出为一个新视频;

可以指定开始时间(start)和持续时间(duration),也可以指定结束时间(end);

ffmpeg \
-ss [start] \
-i [input] \
-t [duration] -c copy \
[output]

# 或者
ffmpeg \
-ss [start] \
-i [input] \
-to [end] -c copy \
[output]

下面是实际的例子:

$ ffmpeg \
-ss 00:01:50 \
-i [input] \
-t 10.5 -c copy \
[output]


$ ffmpeg -ss 2.5 -i [input] -to 10 -c copy [output]

上面例子中,-c copy表示不改变音频和视频的编码格式,直接拷贝,这样会快很多;

当对视频进行裁剪的同时进行视频码率的转换时需要注意:

如果不使用-c copy选项,则ffmpeg将自动根据所选择的编码格式对输出的视频和音频重新编码;

如果要获得高质量的视频和音频,见:

  ffmpeg \
  -ss [start] \
  -i in.mp4 \
  -t [duration] -c:v libx264 -c:a aac -strict experimental -b:a 128k \
  out.mp4

⑩ 为音频添加封面

有些视频网站只允许上传视频文件,如果要上传音频文件,必须为音频添加封面,将其转为视频,然后上传;

下面命令可以将音频文件,转为带封面的视频文件:

ffmpeg \
-loop 1 \
-i cover.jpg -i input.mp3 \
-c:v libx264 -c:a aac -b:a 192k -shortest \
output.mp4

上面命令中:

  • 两个输入文件,一个是封面图片cover.jpg,另一个是音频文件input.mp3
  • -loop 1参数表示图片无限循环;
  • -shortest参数表示音频文件结束,输出视频就结束;

⑪ 并行解码拼接

首先创建一个txt文件,指定需要拼接的视频列表:

list.txt

file 'in1.mp4'
file 'in2.mp4'
file 'in3.mp4'
file 'in4.mp4'

随后执行:

ffmpeg \
-f concat \
-i list.txt \
-c copy \
out.mp4

⑫ 延迟音频/视频

延迟音频/视频专治各种音画不同步;

延迟视频3.84秒:

ffmpeg \
-i in.mp4 -itsoffset 3.84 \
-i in.mp4 \
-map 1:v -map 0:a -vcodec copy -acodec copy \
out.mp4

延迟音频3.84秒:

ffmpeg \
-i in.mp4 -itsoffset 3.84 \
-i in.mp4 \
-map 0:v -map 1:a -vcodec copy -acodec copy \
out.mp4

其实就是分别提取视频的音频和视频部分,将某个部分延迟后重新拼接为新的视频;


⑬ 添加字幕

字幕转换依赖于libass库,在使用时需要确保你使用的ffmpeg已经安装了这个库;

首先将字幕转换为.ass格式:

ffmpeg -i sub.srt sub.ass

然后将字幕添加到视频中:

ffmpeg \
-i in.mp4 \
-vf ass=sub.ass \
out.mp4

⑭ 旋转视频

顺时针旋转90度:

ffmpeg -i in.mov -vf "transpose=1" out.mov

transpose参数说明:

  • 0:逆时针旋转90度,并且垂直翻转;
  • 1:顺时针旋转90度;
  • 2:逆时针旋转90度;
  • 3:顺时针旋转90度,并且垂直翻转;

扩展:

使用-vf "transpose=2,transpose=2"可以旋转180度;


⑮ 下载数据流

可以下载m3u8视频流;

首先,定位m3u8文件:打开Chrome控制台(F12) → 网络 → Filter: m3u8,查看文件地址;

下载文件并连接:

ffmpeg -i "path_to_playlist.m3u8" -c copy -bsf:a aac_adtstoasc out.mp4

如果遇到:"Protocol 'https not on whitelist 'file,crypto'!"错误;

添加protocol_whitelist选项:

  ffmpeg \
  -protocol_whitelist "file,http,https,tcp,tls" \
  -i "path_to_playlist.m3u8" \
  -c copy -bsf:a aac_adtstoasc \
  out.mp4

⑯ 视频部分消音

视频前90秒消音:

ffmpeg -i in.mp4 -vcodec copy -af "volume=enable='lte(t,90)':volume=0" out.mp4

视频1'20''~1'30''消音:

ffmpeg -i in.mp4 -vcodec copy -af "volume=enable='between(t,80,90)':volume=0" out.mp4

⑰ 从视频创建幻灯片

使用参数:-r,标记提取图像的帧速率(每个图像的时间间隔);

例如:-vf fps = 25表示标记输出的帧率为25;

ffmpeg -r 1/5 -i img%03d.png -c:v libx264 -vf fps=25 -pix_fmt yuv420p out.mp4

⑱ 更改视频标题

命令:

ffmpeg -i in.mp4 -map_metadata -1 -metadata title="My Title" -c:v copy -c:a copy out.mp4

附录

文章参考:



本文作者:Jasonkay
本文链接:https://jasonkayzk.github.io/2021/05/22/FFmpeg常用API总结/
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