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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