一、前言

音视频开发学习中，FFmpeg的学习为什么这么重要？

因为FFmpeg 是一个开源软件，采用 LGPL 或 GPL 许可证（需要注意这里的开源协议，它具有『传染性』，会要求它的使用方也开源）。我们可以使用 FFmpeg 来进行多种格式音频和视频的录制、转换、流处理功能。

二、安装ffmpeg、ffmpy

安装ffmpeg

**更新源**

sudo apt update

**添加源**

sudo add-apt-repository ppa:kirillshkrogalev/ffmpeg-next 

**安装ffmpeg**

sudo apt-get install ffmpeg

**查看版本**

ffmpeg -version

**查看编码器和解码器**

ffmpeg -encoders

安装ffmpy

pip install ffmpy==0.2.2   # 需要权限就添加sudo

三、关键指令

查看FFmpeg支持的编码器

ffmpeg configure -encoders

查看FFmpeg支持的解码器

ffmpeg configure -decoders

查看FFmpeg支持的通信协议

ffmpeg configure -protocols

查看FFmpeg所支持的音视频编码格式、文件封装格式与流媒体传输协议

ffmpeg configure --help

播放视频

FFmpeg命令行工具学习(二)：播放媒体文件的工具ffplay

ffplay input.mp4

播放完自动退出

ffplay -autoexit input.mp4

设置视频的屏幕高宽比

ffmpeg -i input.mp4 -aspect 16:9 output.mp4 通常使用的宽高比是：
16:9
4:3
16:10
5:4
2:21:1
2:35:1
2:39:1

编码格式转换

MPEG4编码转成H264编码

ffmpeg -i input.mp4 -strict -2 -vcodec h264 output.mp4

H264编码转成MPEG4编码

ffmpeg -i input.mp4 -strict -2 -vcodec mpeg4 output.mp4

四、视频压缩

ffmpeg -i 2020.mp4 -vcodec h264 -vf scale=640:-2 -threads 4 2020_conv.mp4

ffmpeg -i 1579251906.mp4 -strict -2 -vcodec h264 1579251906_output.mp4

参数解释:

-i 2020.mp4
输入文件，源文件

2020_conv.mp4
输出文件，目标文件

-vf scale=640:-2  
改变视频分辨率，缩放到640px宽，高度的-2是考虑到libx264要求高度是偶数，所以设置成-2,让软件自动计算得出一个接近等比例的偶数高

-threads 4
4核运算

其他参数：

-s 1280x720 
设置输出文件的分辨率，w*h。

-b:v 
输出文件的码率，一般500k左右即可，人眼看不到明显的闪烁，这个是与视频大小最直接相关的。

-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。
与 veryslow相比，placebo以极高的编码时间为代价，只换取了大概1%的视频质量提升。这是一种收益递减准则：slow 与 medium相比提升了5%~10%；slower 与 slow相比提升了5%；veryslow 与 slower相比提升了3%。
针对特定类型的源内容（比如电影、动画等），还可以使用-tune参数进行特别的优化。

-an
去除音频流。

-vn
去除视频流。

-c:a
指定音频编码器。

-c:v
指定视频编码器，libx264，libx265，H.262，H.264，H.265。
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。

-vcodec copy
表示不重新编码，在格式未改变的情况采用。

-re 
以源文件固有帧率发送数据。

-minrate 964K -maxrate 3856K -bufsize 2000K 
指定码率最小为964K，最大为3856K，缓冲区大小为 2000K。

-y
不经过确认，输出时直接覆盖同名文件。

-crf
参数来控制转码，取值范围为 0~51，其中0为无损模式，18~28是一个合理的范围，数值越大，画质越差。

五、视频拼接

将4个视频拼接成一个很长的视频（无声音）

ffmpeg -i 0.mp4 -i 1.mp4 -i 2.mp4 -i 3.mp4 -filter_complex '[0:0][1:0] [2:0][3:0] concat=n=4:v=1 [v]' -map '[v]' output.mp4

将4个视频拼接成一个很长的视频（有声音）

ffmpeg -i 1.mp4 -i 2.mp4 -i 3.mp4 -filter_complex '[0:0][0:1] [1:0][1:1] [2:0][2:1] concat=n=3:v=1:a=1 [v][a]' -map '[v]' -map '[a]’  output.mp4

参数解释：

[0:0][0:1] [1:0][1:1] [2:0][2:1] 
分别表示第1个输入文件的视频、音频，第2个输入文件的视频、音频，第3个输入文件的视频、音频。

concat=n=3:v=1:a=1 
表示有3个输入文件，输出一条视频流和一条音频流。

[v][a] 
得到的视频流和音频流的名字，注意在 bash 等 shell 中需要用引号，防止通配符扩展。

横向拼接2个视频

ffmpeg -i 0.mp4 -i 1.mp4 -filter_complex "[0:v]pad=iw*2:ih*1[a];[a][1:v]overlay=w" out.mp4

参数解释：

pad
将合成的视频宽高，这里iw代表第1个视频的宽，iw*2代表合成后的视频宽度加倍，ih为第1个视频的高，合成的两个视频最好分辨率一致。

overlay
覆盖，[a][1:v]overlay=w，后面代表是覆盖位置w:0。

竖向拼接2个视频

ffmpeg -i 0.mp4 -i 1.mp4 -filter_complex "[0:v]pad=iw:ih*2[a];[a][1:v]overlay=0:h" out_2.mp4

横向拼接3个视频

ffmpeg -i 0.mp4 -i 1.mp4 -i 2.mp4 -filter_complex "[0:v]pad=iw*3:ih*1[a];[a][1:v]overlay=w[b];[b][2:v]overlay=2.0*w" out_v3.mp4

竖向拼接3个视频

ffmpeg -i 0.mp4 -i 1.mp4 -i 2.mp4 -filter_complex "[0:v]pad=iw:ih*3[a];[a][1:v]overlay=0:h[b];[b][2:v]overlay=0:2.0*h" out_v4.mp4

4个视频2x2方式排列

ffmpeg -i 0.mp4 -i 1.mp4 -i 2.mp4 -i 3.mp4 -filter_complex "[0:v]pad=iw*2:ih*2[a];[a][1:v]overlay=w[b];[b][2:v]overlay=0:h[c];[c][3:v]overlay=w:h" out.mp4

六、视频帧操作

ffmpeg和H264视频的编解码

查看每帧的信息

ffprobe -v error -show_frames gemfield.mp4 

从pict_type=I可以看出这是个关键帧，然后key_frame=1 表示这是IDR frame，如果key_frame=0表示这是Non-IDR frame。

截取视频中的某一帧

把gemfield.mp4视频的第1分05秒的一帧图像截取出来。

input seeking

ffmpeg -ss 00:1:05 -i gemfield.mp4 -frames:v 1 out.jpgoutput seeking

ffmpeg -i gemfield.mp4 -ss 00:1:05 -frames:v 1 out1.jpg

参数解释：

-frame:v 1，在video stream上截取1帧。
input seeking使用的是key frames，所以速度很快；而output seeking是逐帧decode，直到1分05秒，所以速度很慢。

重要说明：

ffmpeg截取视频帧有2种 seeking 方式，对应有2种 coding 模式：transcoding 和 stream copying（ffmpeg -c copy）。

transcoding 模式：需要 decoding + encoding 的模式，即先 decoding 再encoding。

stream copying 模式：不需要decoding + encoding的模式，由命令行选项-codec加上参数copy来指定（-c:v copy ）。在这种模式下，ffmpeg在video stream上就会忽略 decoding 和 encoding步骤。

查看视频总帧数

ffprobe -v error -count_frames -select_streams v:0 -show_entries stream=nb_frames -of default=nokey=1:noprint_wrappers=1 gemfield.mp4

查看 key frame 帧数

ffprobe -v error -count_frames -select_streams v:0 -show_entries stream=nb_read_frames -of default=nokey=1:noprint_wrappers=1 -skip_frame nokey gemfield.mp4

查看 key frame 所在的时间

ffprobe -v error -skip_frame nokey -select_streams v:0 -show_entries frame=pkt_pts_time -of csv=print_section=0 gemfield.mp4

查看 key frame 分布的情况

ffprobe -v error -show_frames gemfield.mp4 | grep pict_type

查看 key frame 所在的帧数

ffprobe -v error -select_streams v -show_frames -show_entries frame=pict_type -of csv gemfield.mp4 | grep -n I | cut -d ':' -f 1

重新设置 key frame interval

ffmpeg -i gemfield.mp4 -vcodec libx264 -x264-params keyint=1:scenecut=0 -acodec copy out.mp4

查看视频波特率

ffprobe -v error -select_streams v:0 -show_entries stream=bit_rate -of default=noprint_wrappers=1:nokey=1 gemfield.mp4

七、图片与视频

7.1 图片转视频（规则的名称）

ffmpeg -f image2 -i 'in%6d.jpg' -vcodec libx264 -r 25 -b 200k test.mp4

参数解释：

-r 25 表示每秒播放25帧
-b 200k 指定码率为200k
    
图片的文件名为"in000000.jpg"，从0开始依次递增。

7.2 图片转视频（不规则的名称） 不规则图片名称转视频。

7.2.1 方法一

不规则图片名称合成视频文件。

ffmpeg -framerate 10 -pattern_type glob -i '*.jpg' out.mp4

cat *.png | ffmpeg -f image2pipe -i - output.mp4

参数解释：
-framerate 10：视频帧率
-pattern_type glob：Glob pattern 模糊匹配
-f image2pipe：图像管道，模糊匹配得到图片名称

7.2.2 方法二

不规则图片名称合成视频文件。

先动手把不规则文件重命名规则图片名。
def getTpyeFile(filelist, type):     
    res = []     
    for item in filelist:
         name, suf = os.path.splitext(item) # 文件名，后缀
         if suf == type:
             res.append(item)
     return res

pwd = os.getcwd() # 返回当前目录的绝对路径
dirs = os.listdir() # 当前目录下所有的文件名组成的数组
typefiles = getTpyeFile(dirs, '.jpg')

for i in range(0,len(typefiles)):
     os.rename(typefiles[i],"./%d.jpg" % (i)) #将文件以数字规则命令

将需要合成的图片放在txt中，通过读取txt文件合并成视频。

ffmpeg -f concat -i files.txt output.mp4

7.3 图片格式转换

ffmpeg图片格式转换

webp转换成jpg

ffmpeg -i in.webp out.jpg

webp转换成png

ffmpeg -i in.webp out.png

jpg转换成png

ffmpeg -i in.jpg out.png

jpg转换成webp

ffmpeg -i in.jpg out.webp

png转换成webp

ffmpeg -i in.png out.webp

png转换成jpg

ffmpeg -i in.png out.jpg

八、硬解码与软解码

CPU富余、需要精准控制解码流程、有解码算法的优化、通用性要求高，直接使用软解（也就是CPU解码）; 有其他编解码芯片/模组、CPU不够用，就不得不需要转向硬解码（也就是专用芯片解码）。

以上就是FFmpeg学习的部分浅析，如果想进入音视频开发，那么掌握这些还是远远不够的。音视频开发所学知识要非常的多；想深入学习FFmpeg或者音视频全套技术可以私信我获取 《音视频全套学习电子册》 。里面内容可以参考学习作为辅导资料；免费不吃亏。

文末

FFmpeg是一套可以用来记录、转换数字音频、视频，并能将其转化为流的开源计算机程序。采用LGPL或GPL许可证。它提供了录制、转换以及流化音视频的完整解决方案。它包含了非常先进的音频/视频编解码库libavcodec，为了保证高可移植性和编解码质量，libavcodec里很多code都是从头开发的。

版本发布

2012年01月27日，FFmpeg 0.9.1 发布，修复了很多 bug 和安全方面的补丁，包括： CVE-2011-3893 and CVE-2011-3895，同时显著提升对 H.264 的检索支持。 [5] 2012年01月29日，FFmpeg 0.10 发布，这是一个主要的发行版本，包含大量的新特性和bug修复。 [6] 2012年04月07日，FFmpeg 0.10.1 发布，FFmpeg 0.10.1 修复了很多安全漏洞，超过 100 个 bug 修复，新增 swapuv 过滤器。 [7] 2012年05月07，FFmpeg 0.10.3 发布，该版本修复了 4xm 分路器、cook 解码器、mm 分路器、mpeg 视频解码器、vqavideo 解码器、xmv 分路器的安全问题，以及包含一些重要的 bug 修复。 [8] 2012年06月09日，FFmpeg 0.11.1 发布，该版本修复了 70 个 bug，其中有一些安全方面的问题。 [9] 2013-07-10, FFmpeg2.2发布 2014-09-15, FFmpeg2.4发布 [4] 2014-12-5, FFmpeg2.5发布 2019-6-2，FFmpeg4.2发布 [2]