使用ffmpeg实现视频片段截取并保持清晰度

智慧医疗探索者2024-02-24 13:55

1 原始视频信息

通过ffmpeg -i命令查看视频基本信息

 ffmpeg -i input.mp4
ffmpeg version 6.1-essentials_build-www.gyan.dev Copyright (c) 2000-2023 the FFmpeg developers
  built with gcc 12.2.0 (Rev10, Built by MSYS2 project)
  configuration: --enable-gpl --enable-version3 --enable-static --pkg-config=pkgconf --disable-w32threads --disable-autodetect --enable-fontconfig --enable-iconv --enable-gnutls --enable-libxml2 --enable-gmp --enable-bzlib --enable-lzma --enable-zlib --enable-libsrt --enable-libssh --enable-libzmq --enable-avisynth --enable-sdl2 --enable-libwebp --enable-libx264 --enable-libx265 --enable-libxvid --enable-libaom --enable-libopenjpeg --enable-libvpx --enable-mediafoundation --enable-libass --enable-libfreetype --enable-libfribidi --enable-libharfbuzz --enable-libvidstab --enable-libvmaf --enable-libzimg --enable-amf --enable-cuda-llvm --enable-cuvid --enable-ffnvcodec --enable-nvdec --enable-nvenc --enable-dxva2 --enable-d3d11va --enable-libvpl --enable-libgme --enable-libopenmpt --enable-libopencore-amrwb --enable-libmp3lame --enable-libtheora --enable-libvo-amrwbenc --enable-libgsm --enable-libopencore-amrnb --enable-libopus --enable-libspeex --enable-libvorbis --enable-librubberband
  libavutil      58. 29.100 / 58. 29.100
  libavcodec     60. 31.102 / 60. 31.102
  libavformat    60. 16.100 / 60. 16.100
  libavdevice    60.  3.100 / 60.  3.100
  libavfilter     9. 12.100 /  9. 12.100
  libswscale      7.  5.100 /  7.  5.100
  libswresample   4. 12.100 /  4. 12.100
  libpostproc    57.  3.100 / 57.  3.100
Input #0, mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2, from 'input.mp4':
  Metadata:
    major_brand     : isom
    minor_version   : 512
    compatible_brands: isomiso2avc1mp41
    encoder         : Lavf58.29.100
    description     : Bilibili VXCode Swarm Transcoder v1.0.4
  Duration: 00:14:15.42, start: 0.000000, bitrate: 386 kb/s
  Stream #0:0[0x1](und): Video: h264 (High) (avc1 / 0x31637661), yuv420p(progressive), 640x360 [SAR 1:1 DAR 16:9], 375 kb/s, 30 fps, 30 tbr, 16k tbn (default)
    Metadata:
      handler_name    : VideoHandler
      vendor_id       : [0][0][0][0]
  Stream #0:1[0x2](und): Audio: aac (HE-AAC) (mp4a / 0x6134706D), 44100 Hz, stereo, fltp, 3 kb/s (default)
    Metadata:
      handler_name    : SoundHandler
      vendor_id       : [0][0][0][0]
At least one output file must be specified

2 使用ffmpeg调整视频中音频采样率及声道

ffmpeg -i input.mp4 -c copy -ss 00:00:00 -to 00:01:00 output.mp4
  • -i``是输入选项其后是输入文件的地址；

  • -c``是输出文件的编码选项，此处值为copy即为复制原视频音频流，避免转码损失画质；

  • 最后是输出文件名，后缀决定了视频容器格式。

3 转换结果展示

ffmpeg -i output.mp4
ffmpeg version 6.1-essentials_build-www.gyan.dev Copyright (c) 2000-2023 the FFmpeg developers
  built with gcc 12.2.0 (Rev10, Built by MSYS2 project)
  configuration: --enable-gpl --enable-version3 --enable-static --pkg-config=pkgconf --disable-w32threads --disable-autodetect --enable-fontconfig --enable-iconv --enable-gnutls --enable-libxml2 --enable-gmp --enable-bzlib --enable-lzma --enable-zlib --enable-libsrt --enable-libssh --enable-libzmq --enable-avisynth --enable-sdl2 --enable-libwebp --enable-libx264 --enable-libx265 --enable-libxvid --enable-libaom --enable-libopenjpeg --enable-libvpx --enable-mediafoundation --enable-libass --enable-libfreetype --enable-libfribidi --enable-libharfbuzz --enable-libvidstab --enable-libvmaf --enable-libzimg --enable-amf --enable-cuda-llvm --enable-cuvid --enable-ffnvcodec --enable-nvdec --enable-nvenc --enable-dxva2 --enable-d3d11va --enable-libvpl --enable-libgme --enable-libopenmpt --enable-libopencore-amrwb --enable-libmp3lame --enable-libtheora --enable-libvo-amrwbenc --enable-libgsm --enable-libopencore-amrnb --enable-libopus --enable-libspeex --enable-libvorbis --enable-librubberband
  libavutil      58. 29.100 / 58. 29.100
  libavcodec     60. 31.102 / 60. 31.102
  libavformat    60. 16.100 / 60. 16.100
  libavdevice    60.  3.100 / 60.  3.100
  libavfilter     9. 12.100 /  9. 12.100
  libswscale      7.  5.100 /  7.  5.100
  libswresample   4. 12.100 /  4. 12.100
  libpostproc    57.  3.100 / 57.  3.100
Input #0, mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2, from 'output.mp4':
  Metadata:
    major_brand     : isom
    minor_version   : 512
    compatible_brands: isomiso2avc1mp41
    encoder         : Lavf60.16.100
    description     : Bilibili VXCode Swarm Transcoder v1.0.4
  Duration: 00:01:00.12, start: 0.000000, bitrate: 327 kb/s
  Stream #0:0[0x1](und): Video: h264 (High) (avc1 / 0x31637661), yuv420p(progressive), 640x360 [SAR 1:1 DAR 16:9], 345 kb/s, 30 fps, 30 tbr, 16k tbn (default)
    Metadata:
      handler_name    : VideoHandler
      vendor_id       : [0][0][0][0]
  Stream #0:1[0x2](und): Audio: aac (HE-AAC) (mp4a / 0x6134706D), 44100 Hz, stereo, fltp, 3 kb/s (default)
    Metadata:
      handler_name    : SoundHandler
      vendor_id       : [0][0][0][0]
At least one output file must be specified

4 FFmpeg介绍

FFmpeg项目由 Fabrice Bellard在2000年创立。到目前为止，FFmpeg项目的开发者仍然与VLC、MPV、dav1d、x264等多媒体开源项目有着广泛的重叠。Ffmpeg（FastForward Mpeg）是一款遵循GPL的开源软件，在音视频处理方面表现十分优秀，几乎囊括了现存所有的视音频格式的编码，解码、转码、混合、过滤及播放。作为最受欢迎的视频和图像处理软件，它被来自各行各业的不同公司所广泛使用。同时也是一款跨平台的软件，完美兼容Linux、Windows、Mac OSX等平台。其实它由3大部件组成，号称音视频处理工具三剑客：

  • Ffmpeg：由命令行组成，用于多媒体格式转换
  • Ffplay：基于ffmpeg开源代码库libraries做的多媒体播放器
  • Ffprobe：基于ffmpeg做的多媒体流分析器

Ffmpeg 应该是 FFmpeg 工具集中最核心的利器，支持多种多样的编码器、解码器、封装格式、滤镜功能。FFmpeg框架的基本组成包含AVFormat、AVCodec、AVFilter、AVDevice、AVUtil等模块库，结构图如下：

  • AVFormat--FFmpeg的封装模块

AVFormat中实现了目前多媒体领域中的绝大多数媒体封装格式，包括封装和解封装，如MP4、FLV、KV、TS等文件封装格式，RTMP、RTSP、MMS、HLS等网络协议封装格式。FFmpeg是否支持某种媒体封装格式，取决于编译时是否包含了该格式的封装库。根据实际需求，可进行媒体封装格式的扩展，增加自己定制的封装格式，即在AVFormat中增加自己的封装处理模块。

  • AVCodec--FFmpeg的编解码模块

AVCodec中实现了目前多媒体领域绝大多数常用的编解码格式，即支持编码，也支持解码。AVCodec除了支持MPEG4、AAC、MJPEG等自带的媒体编解码格式之外，还支持第三方的编解码器，如H.264（AVC）编码，需要使用x264编码器；H.265（HEVC）编码，需要使用x264编码器；MP3（mp3lame）编码，需要使用libmp3lame编码器。如果希望增加自己的编码格式，或者硬件编解码，则需要在AVCodec中增加相应的编解码模块。

  • AVFilter--FFmpeg的滤镜模块

AVFilter库提供了一个通用的音频、视频、字幕等滤镜处理框架。在AVFilter中，滤镜框架可以有多个输入和多个输出。

  • swresample--FFmpeg的音频转换计算模块

swresample模块提供了高级别的音频重采样API。例如允许操作音频采样、音频通道布局转换与布局调整。

  • swscale--FFmpeg的视频图像转换计算模块

swscale模块提供了高级别的图像转换API，例如它允许进行图像缩放和像素格式转换，常见于将图像从1080p转换成720p或者480p等的缩放，或者将图像数据从YUV420p转换成YUYV，或者YUV转RGB等图像格式转换。

5 FFmpeg常用参数

5.1 能力集列表

  • -formats：列出支持的文件格式。
  • -codecs：列出支持的编解码器。
  • -decoders：列出支持的解码器。
  • -encoders：列出支持的编码器。
  • -protocols：列出支持的协议。
  • -bsfs：列出支持的比特流过滤器。
  • -filters：列出支持的滤镜。
  • -pix_fmts：列出支持的图像采样格式。
  • -sample_fmts：列出支持的声音采样格式。

5.2 常用输入选项

  • -i filename：指定输入文件名。
  • -f fmt：强制设定文件格式，需使用能力集列表中的名称（缺省是根据扩展名选择的）。
  • -ss hh:mm:ss[.xxx]：设定输入文件的起始时间点，启动后将跳转到此时间点然后开始读取数据。

对于输入，以下选项通常是自动识别的，但也可以强制设定。

  • -c codec：指定解码器，需使用能力集列表中的名称。
  • -acodec codec：指定声音的解码器，需使用能力集列表中的名称。
  • -vcodec codec：指定视频的解码器，需使用能力集列表中的名称。
  • -b:v bitrate：设定视频流的比特率，整数，单位bps。
  • -r fps：设定视频流的帧率，整数，单位fps。
  • -s WxH : 设定视频的画面大小。也可以通过挂载画面缩放滤镜实现。
  • -pix_fmt format：设定视频流的图像格式（如RGB还是YUV）。
  • -ar sample rate：设定音频流的采样率，整数，单位Hz。
  • -ab bitrate：设定音频流的比特率，整数，单位bps。
  • -ac channels：设置音频流的声道数目。

5.3 常用输出选项

  • -f fmt：强制设定文件格式，需使用能力集列表中的名称（缺省是根据扩展名选择的）。
  • -c codec：指定编码器，需使用能力集列表中的名称（编码器设定为"copy"表示不进行编解码）。
  • -acodec codec：指定声音的编码器，需使用能力集列表中的名称（编码器设定为"copy"表示不进行编解码）。
  • -vcodec codec：指定视频的编码器，需使用能力集列表中的名称（编解码器设定为"copy"表示不进行编解码）。
  • -r fps：设定视频编码器的帧率，整数，单位fps。
  • -pix_fmt format：设置视频编码器使用的图像格式（如RGB还是YUV）。
  • -ar sample rate：设定音频编码器的采样率，整数，单位Hz。
  • -b bitrate：设定音视频编码器输出的比特率，整数，单位bps。
  • -ab bitrate：设定音频编码器输出的比特率，整数，单位bps。
  • -ac channels：设置音频编码器的声道数目。
  • -an 忽略任何音频流。
  • -vn 忽略任何视频流。
  • -t hh:mm:ss[.xxx]：设定输出文件的时间长度。
  • -to hh:mm:ss[.xxx]：如果没有设定输出文件的时间长度的画可以设定终止时间点。

5.4 ffmpeg流标识

FFMPEG的某些选项可以对一个特定的媒体流起作用，这种情况下需要在选项后面增加一个流标识。流标识允许以下几种格式：

  • 流序号。譬如":1"表示第二个流。
  • 流类型。譬如":a"表示音频流，流类型可以和流序号合并使用，譬如":a:1"表示第二个音频流。
  • 节目。节目和流序号可以合并使用。
  • 流标识。流标识是一个内部标识号。

假如要设定第二个音频流为copy，则需要指定-codec:a:1 copy

5.5 ffmpeg音频选项

  • -aframes：等价于frames:a，输出选项，用于指定输出的音频帧数目。
  • -aq：等价于q:a，老版本为qscale:a，用于设定音频质量。
  • -atag：等价于tag:a，用于设定音频流的标签。
  • -af：等价于filter:a，用于设定一个声音的后处理过滤链，其参数为一个描述声音后处理链的字符串。

5.6 ffmpeg视频选项

  • -vframes：等价于frames:v，输出选项，用于指定输出的视频帧数目。
  • -aspect：设置宽高比，如4:3、16:9、1.3333、1.7777等。
  • -bits_per_raw_sample：设置每个像素点的比特数。
  • -vstats：产生video统计信息。
  • -vf：等价于filter:v，用于设定一个图像的后处理过滤链，其参数为一个描述图像后处理链的字符串。
  • -vtag：等价于tag:v，用于设定视频流的标签。
  • -force_fps：强制设定视频帧率。
  • -force_key_frames：显式控制关键帧的插入，参数为字符串，可以是一个时间戳，也可以是一个 "expr:"前缀的表达式。如"-force_key_frames 0:05:00"、"-force_key_frames expr:gte(t,n_forced*5)"

5.7 ffmpeg滤镜选项

-filter_simple 添加简单滤镜

-filter_complex FILTER 添加复杂滤镜

5.8 ffmpeg高级选项

  • -re：要求按照既定速率处理输入数据，这个速率即是输入文件的帧率。
  • -map：指定输出文件的流映射关系。例如 "-map 1:0 -map 1:1"要求将第二个输入文件的第一个流和第二个流写入到输出文件。如果没有-map选项，ffmpeg采用缺省的映射关系。

5.9 ffprobe参数

简单的说，ffprobe 是一个多媒体流分析工具。它从多媒体流中收集信息，并且以人类和机器可读的形式打印出来。它可以用来检测多媒体流的容器类型，以及每一个多媒体流的格式和类型。它可以作为一个独立的应用来使用，也可以结合文本过滤器执行更复杂的处理。

  • -f format 强制使用某种格式
  • -sexagesimal 时间单元格式化 HOURS:MM:SS.MICROSECONDS
  • -pretty 格式美化
  • -print_format format 格式化(可选值: default, compact, csv, flat, ini, json, xml)
  • -of format -print_format别名
  • -select_streams stream_specifier 选择指定流
  • -sections 打印节的结构和信息
  • -show_data 显示包数据
  • -show_data_hash 显示包数据哈希值
  • -show_error 显示文件探测/检测错误
  • -show_format 显示格式或者容器信息
  • -show_frames 显示帧信息
  • -show_format_entry entry 根据格式/容器信息显示指定entry
  • -show_packets 显示包信息
  • -show_programs 显示程序信息
  • -show_streams 显示流信息
  • -show_chapters 显示章节信息
  • -count_frames 统计每个流的帧数
  • -count_packets 统计每个流的包数
  • -show_program_version 显示ffprobe版本
  • -show_library_versions show library versions
  • -show_versions show program and library versions
  • -show_pixel_formats 显示像素格式
  • -show_private_data show private data
  • -private same as show_private_data
  • -bitexact force bitexact output
  • -read_intervals read_intervals set read intervals
  • -default generic catch all option

5.10 ffplayer参数

  • -x 强制设置视频显示窗口的宽度
  • -y 强制设置视频显示窗口的高度
  • -S 设置视频显示的宽高
  • -fs 强制全屏显示
  • -an 屏蔽音频
  • -vn 屏蔽视频
  • -Sn 屏蔽字幕
  • -ss 根据设置的秒进行定位拖动
  • -t 设置播放视频/音频长度
  • -Bytes 设置定位拖动的策略，0为不可拖动，1为可拖动，-1为自动
  • -Nodisp 关闭图形化显示窗口
  • -f 强制使用设置的格式进行解析
  • -window_title 设置显示窗口的标题
  • -af 设置音频的滤镜
  • -Codec 强制使用设置的codec进行解码
  • -autorotate 自动旋转视频
  • -ast 设置将要播放的音频流
  • -vst 设置将要播放的视频流
  • -sst 设置将要播放的字幕流
  • -Stats 输出多媒体播放状态
  • -Fast 非标准化规范的多媒体兼容优化
  • -sync 音视频同步设置可设置根据音频视频进行参考，视频时间参考，或者外部扩展时间进行参考
  • -autoexit 多媒体播放完毕自动退出ffplay，ffplay默认播放完毕不退出播放器
  • -exitonkeydown 当有按键按下事件产生时退出ffplay
  • -exitonmousedown 当有鼠标按键事件产生时退出ffplay
  • -loop 设置多媒体文件循环播放次数
  • -framedrop 当CPU资 源占用过高时，自动丢帧
  • -infbuf 设置无极限的播放器buffer，这个选项常见于实时流媒体播放场景
  • -vf 视频滤镜设置
  • -acodec 强制使用设置的音频解码器
  • -vcodec 强制使用设置的视频解码器
  • -scodec 强制使用设置的字幕解码器
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