FFmpeg 視訊處理入門教程

阮一峰發表於2020-01-14

FFmpeg 是視訊處理最常用的開源軟體。

它功能強大,用途廣泛,大量用於視訊網站和商業軟體(比如 Youtube 和 iTunes),也是許多音訊和視訊格式的標準編碼/解碼實現。

FFmpeg 本身是一個龐大的專案,包含許多元件和庫檔案,最常用的是它的命令列工具。本文介紹 FFmpeg 命令列如何處理視訊,比桌面視訊處理軟體更簡潔高效。

如果你還沒安裝,可以根據官方文件 先完成安裝。

一、概念

介紹 FFmpeg 用法之前,需要了解一些視訊處理的基本概念。

1.1 容器

視訊檔案本身其實是一個容器(container),裡面包括了視訊和音訊,也可能有字幕等其他內容。

常見的容器格式有以下幾種。一般來說,視訊檔案的字尾名反映了它的容器格式。

  • MP4
  • MKV
  • WebM
  • AVI

下面的命令檢視 FFmpeg 支援的容器。


$ ffmpeg -formats

1.2 編碼格式

視訊和音訊都需要經過編碼,才能儲存成檔案。不同的編碼格式(CODEC),有不同的壓縮率,會導致檔案大小和清晰度的差異。

常用的視訊編碼格式如下。

  • H.262
  • H.264
  • H.265

上面的編碼格式都是有版權的,但是可以免費使用。此外,還有幾種無版權的視訊編碼格式。

  • VP8
  • VP9
  • AV1

常用的音訊編碼格式如下。

  • MP3
  • AAC

上面所有這些都是有損的編碼格式,編碼後會損失一些細節,以換取壓縮後較小的檔案體積。無損的編碼格式壓縮出來的檔案體積較大,這裡就不介紹了。

下面的命令可以檢視 FFmpeg 支援的編碼格式,視訊編碼和音訊編碼都在內。


$ ffmpeg -codecs

1.3 編碼器

編碼器(encoders)是實現某種編碼格式的庫檔案。只有安裝了某種格式的編碼器,才能實現該格式視訊/音訊的編碼和解碼。

以下是一些 FFmpeg 內建的視訊編碼器。

  • libx264:最流行的開源 H.264 編碼器
  • NVENC:基於 NVIDIA GPU 的 H.264 編碼器
  • libx265:開源的 HEVC 編碼器
  • libvpx:谷歌的 VP8 和 VP9 編碼器
  • libaom:AV1 編碼器

音訊編碼器如下。

  • libfdk-aac
  • aac

下面的命令可以檢視 FFmpeg 已安裝的編碼器。


$ ffmpeg -encoders

二、FFmpeg 的使用格式

FFmpeg 的命令列引數非常多,可以分成五個部分。


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

上面命令中,五個部分的引數依次如下。

  1. 全域性引數
  2. 輸入檔案引數
  3. 輸入檔案
  4. 輸出檔案引數
  5. 輸出檔案

引數太多的時候,為了便於檢視,ffmpeg 命令可以寫成多行。


$ ffmpeg \
[全域性引數] \
[輸入檔案引數] \
-i [輸入檔案] \
[輸出檔案引數] \
[輸出檔案]

下面是一個例子。


$ ffmpeg \
-y \ # 全域性引數
-c:a libfdk_aac -c:v libx264 \ # 輸入檔案引數
-i input.mp4 \ # 輸入檔案
-c:v libvpx-vp9 -c:a libvorbis \ # 輸出檔案引數
output.webm # 輸出檔案

上面的命令將 mp4 檔案轉成 webm 檔案,這兩個都是容器格式。輸入的 mp4 檔案的音訊編碼格式是 aac,視訊編碼格式是 H.264;輸出的 webm 檔案的視訊編碼格式是 VP9,音訊格式是 Vorbis。

如果不指明編碼格式,FFmpeg 會自己判斷輸入檔案的編碼。因此,上面的命令可以簡單寫成下面的樣子。


$ ffmpeg -i input.avi output.mp4

三、常用命令列引數

FFmpeg 常用的命令列引數如下。

  • -c:指定編碼器
  • -c copy:直接複製,不經過重新編碼(這樣比較快)
  • -c:v:指定視訊編碼器
  • -c:a:指定音訊編碼器
  • -i:指定輸入檔案
  • -an:去除音訊流
  • -vn: 去除視訊流
  • -preset:指定輸出的視訊質量,會影響檔案的生成速度,有以下幾個可用的值 ultrafast, superfast, veryfast, faster, fast, medium, slow, slower, veryslow。
  • -y:不經過確認,輸出時直接覆蓋同名檔案。

四、常見用法

下面介紹 FFmpeg 幾種常見用法。

4.1 檢視檔案資訊

檢視視訊檔案的元資訊,比如編碼格式和位元率,可以只使用-i引數。


$ ffmpeg -i input.mp4

上面命令會輸出很多冗餘資訊,加上-hide_banner引數,可以只顯示元資訊。


$ ffmpeg -i input.mp4 -hide_banner

4.2 轉換編碼格式

轉換編碼格式(transcoding)指的是, 將視訊檔案從一種編碼轉成另一種編碼。比如轉成 H.264 編碼,一般使用編碼器libx264,所以只需指定輸出檔案的視訊編碼器即可。


$ ffmpeg -i [input.file] -c:v libx264 output.mp4

下面是轉成 H.265 編碼的寫法。


$ ffmpeg -i [input.file] -c:v libx265 output.mp4

4.3 轉換容器格式

轉換容器格式(transmuxing)指的是,將視訊檔案從一種容器轉到另一種容器。下面是 mp4 轉 webm 的寫法。


$ ffmpeg -i input.mp4 -c copy output.webm

上面例子中,只是轉一下容器,內部的編碼格式不變,所以使用-c copy指定直接拷貝,不經過轉碼,這樣比較快。

4.4 調整位元速率

調整位元速率(transrating)指的是,改變編碼的位元率,一般用來將視訊檔案的體積變小。下面的例子指定位元速率最小為964K,最大為3856K,緩衝區大小為 2000K。


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

4.5 改變解析度(transsizing)

下面是改變視訊解析度(transsizing)的例子,從 1080p 轉為 480p 。


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

4.6 提取音訊

有時,需要從視訊裡面提取音訊(demuxing),可以像下面這樣寫。


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

上面例子中,-vn表示去掉視訊,-c:a copy表示不改變音訊編碼,直接拷貝。

4.7 新增音軌

新增音軌(muxing)指的是,將外部音訊加入視訊,比如新增背景音樂或旁白。


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

上面例子中,有音訊和視訊兩個輸入檔案,FFmpeg 會將它們合成為一個檔案。

4.8 截圖

下面的例子是從指定時間開始,連續對1秒鐘的視訊進行截圖。


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

如果只需要截一張圖,可以指定只擷取一幀。


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

上面例子中,-vframes 1指定只擷取一幀,-q:v 2表示輸出的圖片質量,一般是1到5之間(1 為質量最高)。

4.9 裁剪

裁剪(cutting)指的是,擷取原始視訊裡面的一個片段,輸出為一個新視訊。可以指定開始時間(start)和持續時間(duration),也可以指定結束時間(end)。


$ ffmpeg -ss [start] -i [input] -t [duration] -c copy [output]
$ ffmpeg -ss [start] -i [input] -to [end] -c copy [output]

下面是實際的例子。


$ 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表示不改變音訊和視訊的編碼格式,直接拷貝,這樣會快很多。

4.10 為音訊新增封面

有些視訊網站只允許上傳視訊檔案。如果要上傳音訊檔案,必須為音訊新增封面,將其轉為視訊,然後上傳。

下面命令可以將音訊檔案,轉為帶封面的視訊檔案。


$ 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,有兩個輸入檔案,一個是封面圖片cover.jpg,另一個是音訊檔案input.mp3-loop 1參數列示圖片無限迴圈,-shortest參數列示音訊檔案結束,輸出視訊就結束。

五、參考連結

(完)

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