FFmpeg基础

FFmpeg基础

FFmpeg是用于多媒体处理的开发软件库，基于GNU GPL发布。FF为Fast Forward的缩写，mpeg为Moving Pictures Experts Group的缩写。

0x01 术语

• 容器(Container)，容器就是一种文件格式，比如flv，mkv等，包含流及文件头信息。
• 流(Stream)，是一种视频数据信息的传输方式，包含：音频，视频，字幕，附件，数据。
• 帧(Frame)，帧代表一幅静止的图像，分为I帧、P帧、B帧。
• 编解码器(Codec)，是对流进行压缩或者解压缩的工具，CODEC是code和decode的合成。
• 混流/分离(Mux/Demux)，混流为把不同的流按照容器的规则放入容器。分离是把不同的流从容器中解析出来。

0x02 FFmpeg组成

• 命令行工具
  
  • ffmpeg，用来对音频和视频进行编码和解码。
  • ffplay，用来播放音频和视频。
  • ffprobe, 多媒体流分析工具。
  • ffserver, 提供多媒体流广播服务，支持HTTP和RTSP协议。
• 库
  
  • libavcodec, 编解码库。
  • libavdevice, 输入输出设备库。
  • libavfilter, 多媒体过滤器库。
  • libavformat, 多媒体封装格式库。
  • libavutil, 实用工具库。
  • libpostproc, 后处理库。
  • libswresample, 音频采样库。
  • libswscale, 图像缩放、颜色空间转换、像素格式转换库。

0x03 FFmpeg处理流程

0x04 Filter

Filter的意思是被编码到输出文件之前用来修改输入文件内容的一个工具。如：视频翻转，旋转，绽放等。

• 视频过滤器-vf
  
  • 视频左右翻转播放，命令ffplay -i testvideo.wmv -vf hflip。
  • 视频上下翻转播放，命令ffplay -i testvideo.wmv -vf vflip。
  • 视频顺时针旋转90度播放，命令ffplay -i testvideo.wmv -vf transpose=1。
  • 视频逆时针旋转90度播放，命令ffplay -i testvideo.wmv -vf transpose=2。
  • transpose参数值：
  • 0，表示逆时针旋转90度，然后垂直翻转。
  • 1，表示顺时针旋转90度。
  • 2，表示逆时针旋转90度。
  • 3，表示顺时针旋转90度，然后水平翻转。
• 音频过滤器-af
  
  • 以1.2倍的速度播放音频，命令ffplay -i testaudio.mp3 -af atempo=1.2。

还有更复杂的Filter，如FilterChain, FilterGraph。

0x05 视频基础知识

• 帧率，也称为帧频率，是视频文件中每一秒的帧数，肉眼想看到连续移动图像至少需要15帧。
• 码率，也称为比特率，是一个确定整体视频/音频质量的参数，是每秒处理的字节数。码率与视频质量成正比，使用bps来表示。

使用参数-r设置帧率，ffmpeg -i input -r fps output。帧率的预定义值：

Abbreviation	Exact value	Corresponding FPS
ntsc-film	24000/1001	23.97
film	24/1	24
pal, qpal, spal	25/1	25
ntsc, qntsc, sntsc	30000/1001	29.97

使用参数-b设置码率，ffmpeg -i input -b 1.5M output。音频使用-b:a，视频使用-b:v。

0x06 视频分辨率

使用-s设置视频的分辨率，参数值为wxh，ffmpeg -i input -s 640x480 output。

也可以使用Filter进行调解，ffmpeg -i input -vf scale=640:480 output。二者是等效的。

如果想将视频分辨设置为原来的大小的一半，使用ffmpeg -i input -vf scale=iw/2:ih/2 output。

为保证原始比例，且不知道输入视频的分辨率时，使用:

# 固定宽度400
ffmpeg -i input -vf scale=400:400/a output
ffmpeg -i input -vf scale=400:-1 output

# 固定高度300
ffmpeg -i input -vf scale=-1:300 output
ffmpeg -i input -vf scale=300*a:300 output

0x06 裁剪视频(crop)

从输入文件中选取想要的矩形区域到输出文件中，常用来去除视频轩边。

语法：-vf crop=ow[:oh[:x[:y[:keep_aspect]]]]。

x默认值是(iw - ow)/2，同理y默认值是(ih - oh)/2。

ffplay -i input -vf cropdetect自动检测黑边尺寸，然后可以进行黑边剪裁。

0x07 填充视频(pad)

在视频帧上增加一块额外区域，经常用在播放的时候显示不同的横纵比。

语法：-vf pad=width[:height[:x[:y[:color]]]]。

width默认为iw，height默认为ih，x默认为0，y默认为0，color默认为black。

如：ffplay -i input -vf pad=848:412:0:30:pink，在原视频848x352的上下边添加30像素粉边。

0x08 改变横纵比

视频由16：9变为4：3，为保证不切掉有用的信息，宽度不变，将高度进行填充。使用如下命令：ffplay -i input -av pad=iw:iw*3/4:0:(oh-ih)/2:pink。

同理，如果将4：3的视频变为16：9，则需要保持高度不变，将宽度方向进行填充，使用如下命令：ffplay -i input -av pad=ih*16/9:ih:(ow-iw)/2:0:pink。

0x09 模糊与锐化

模糊语法：-vf boxblur=luma_r:luma_p[:chroma_r:chroma_p[:alpha_r:alpha_p]]。

锐化语法：-vf unsharp=l_msize_x:l_msize_y:l_amount:c_msize_x:c_msize_y:c_amount。默认值为5:5:1.0:5:5:0.0。

• l_msize_x,水平亮度矩阵，取值范围3～13,默认值为5。
• l_msize_y,垂直亮度矩阵，取值范围3～13,默认值为5。
• l_amount,亮度强度，取值范围-2.0~5.0,负数为模糊效果，默认值为1.0。
• c_msize_x,水平色彩矩阵，取值范围为3～13,默认值为5。
• c_msize_y,垂直色彩矩阵，取值范围为3～13,默认值为5。
• c_amount,色彩强度，取值范围-2.0~5.0，负数为模糊效果，默认值0.0。

0x09 覆盖

语法：-filter_complex overlay[=x[:y]]，所有参数都是可选的，默认值为0。其中使用W和H表示较大视频的尺寸，w和h表示较小视频的尺寸。

删除logo，-vf delogo=x:y:w:h[:t[:show]]。x:y离左上角的坐标，w:hlogo的宽和高，t矩形边缘的厚度，默认值为4。show若设置为1,显示一个绿色的矩形，默认值为0。

0x10 添加文本

语法：-vf drawtext=fontfile=font_f:text=text1:textfile=ff:fontsize=fs:fontcolor:fc:x=x1:y=y1:t=t1:n=n1:enable=0。

• fontfile，指定字体文件。
• text，指定文本内容。
• textfile，指定文本文件。
• fontsize，指定字体大小。
• fontcolor，指定字体颜色。
• x，指定横坐标。
• y，指定纵坐标。
• t表示时间。
• n表示帧数。
• enable，控制文本显示，为1表示显示，0表示不显示。

如下，在在上角显示当前时间

ffplay -i sintel.wmv -vf drawtext="fontfile=/usr/share/fonts/truetype/freefont/FreeMono.ttf:text='%{localtime:%H}:%{localtime:%M}:%{localtime:%S}':fontcolor=green"

0x11 图片处理

FFmpeg支持绝大多数图片处理。除LJPEG之外，其他都能被解码，除了EXR，PIC，PTX外，都能被编码。

截取图片

使用-ss参数，表示seek from start。

ffmpeg -ss 00:00:10 -i input image.jpg

从视频生成gif

ffmpeg -i input -t 10 -pix_fmt rbg24 image.gif

视频转图片

ffmpeg -i input frame%4d.jpg

图片转视频

ffmpeg -f image2 -i img%4d.jpg -r 25 video.mp4

图像裁剪

ffmpeg -i input -vf crop=150:150 cropped.jpg

图像填充

ffmpeg -i input -vf pad=360:280:20:20:orange pad_img.jpg

图像翻转

ffmpeg -i input -vf hflip image.jpg
ffmpeg -i input -vf vflip image.jpg

图像旋转

ffmpeg -i input -vf transpose=1 image.jpg

图像覆盖

ffmpeg -i input -s 400x300 rgb.png

0x12 其他

屏幕录像

ffmpeg -f x11grab -r 25 -s 800x600 -i :0.0 out.mkv

添加字幕

ffmpeg -i input -vf subtitles=rgb.srt output.mkv

该方法是将字幕添加到视频的封装格式，并不是所有的容器都支持字幕流。

将视频转为黑白

ffmpeg -i input -vf lutyuv="u=128:v=128" output.mkv

变速播放

视频3倍速度播放：

ffplay -i input -vf setpts=PTS/3

音频2倍速度播放：

ffplay -i input.mp3 -af atempo=2

截图

每隔1秒截图一张：

ffmpeg -i input.avi -f image2 -vf fps=fps=1 out%d.png

每隔20秒截图一张：

ffmpeg -i input.avi -f image2 -vf fps=fps=1/20 out%d.png

(完)