簡析FFmpeg在視頻與音頻文件中的處理方法

徐聰

摘 要：多媒體技術尤其以視頻和音頻方面為主的處理技術應用范圍十分廣泛，涉及到實時監控、遠程視頻會議等各方面。

關鍵詞：FFmpeg；視頻；音頻；處理方法；分析

在油田企業生產經營和信息化建設中，多媒體技術尤其以視頻和音頻方面為主的處理技術應用范圍十分廣泛，涉及到實時監控、遠程視頻會議等各方面。本文介紹一種名為FFmpeg的計算機程序，其使用C語言進行編譯，該程序在視頻和音頻數字文件的處理方面有很高的效率。

一、FFmpeg程序介紹

1、FFmpeg所包含的視頻庫和音頻庫如下：

一是Libavformat庫：用于各種音視頻封裝格式的生成和解析，包括獲取解碼所需信息以生成解碼上下文結構和讀取音視頻幀等功能；二是libavcodec庫：用于各種類型聲音/圖像編解碼；三是libavutil庫：包含一些公共的工具函數；四是libswscale庫：用于視頻場景比例縮放、色彩映射轉換；五是libpostproc庫：用于后期效果處理。

2、FFmpeg提供的項目程序如下：

一是ffmpeg：該項目提供的一個工具，可用于格式轉換、解碼或電視卡即時編碼等；二是ffsever：一個HTTP多媒體即時廣播串流服務器；三是ffplay：一個簡單的播放器，使用ffmpeg庫解析和解碼，通過SDL顯示。

二、FFmpeg的各種參數

FFmpeg使用直觀的命令行符號設計，符號簡單，易于用戶使用。以下為FFmpeg的常用命令行符號參數，分為主要參數、視頻參數、音頻參數。

1、主要參數：（1）‘-L——顯示視頻許可；（2）‘-h，-？， -help，--help——顯示幫助選項；（3）‘-version——顯示視頻版本信息；（4）‘-formats——顯示可用的視頻格式。

格式名稱的字段有以下幾種：（1）‘D——可以解碼；（2）‘E——可以編碼；（3）‘-codecs—— 顯示可用的編解碼器；（4）‘V/A/S——視頻/音頻/字幕編解碼器（5）‘S—— 編解碼器支持多幀；（6）‘D——編碼器支持直接渲染；（7）‘T—— 編解碼器可以處理在隨機位置截取的輸入視頻，而不是只在幀邊界進行處理；（8）‘-bsfs——顯示可用的比特流過濾器；（9）‘-protocols——顯示可用的協議；（10）‘-filters——顯示可用的libavfilter過濾器；（11）‘-pix_fmts——顯示可用的圖像格式；（12）‘-f fmt——強制格式化；（13）‘-i filename——輸入視頻文件名；（14）‘-y——覆蓋輸出文件；（15）‘-t duration—— 限制轉碼/捕獲視頻序列的持續時間，以秒為指定單位；（16）‘-fs limit_size ——設置文件大小的限制；（17）‘-scodec codec——強制轉換字幕；（18）‘-newsubtitle——向當前輸出流中加入字幕流；（19）‘-target type——設定特定文件類型，例如vcd， svcd，dvd，dv，dv50、pal-vcd，ntsc-svcd等，所有該類型相關的參數（比特率、信號解編碼器、緩沖區大小）會由該程序自動生成。

2、視頻參數。‘-b bitrate——設置視頻比特率（默認為200kb/s）；

‘-dframes number——設置該文件的幀數目；

‘-r fps——設置幀速率 （Hz 值， 分數或縮寫，默認為25）；

‘-s size——設置幀大小，格式為寬乘高，例如：‘svga 800x600、‘xga 1024x768 、‘sxga 1280x1024 、‘wsxga 1600x1024 、‘hd720 1280x720、‘hd1080 1920x1080；

‘-vn ——禁用視頻錄制；

‘-newvideo——在當前輸出流中加入一段新的視頻流。

4、音頻參數。-ab ——設定每Channel（最近的SVN版為所有Channel的總和）的流量，

-ar ——設定采樣率；

-ac ——設定聲音的Channel數；

-acodec ——設定聲音編碼器，未設定時與影像相同，使用與輸入檔案相同的編解碼器；

-an ——不處理聲音，于僅針對影像做處理時使用；

-vol ——設定音量大小，256為標準音量。（要設定成兩倍音量時則輸入512，依此類推。）

FFmpeg支持的協議：

IETF 標準： TCP， UDP， Gopher， HTTP， RTP， RTSP 和 SDP。

蘋果公司的相關標準： HTTP Live Streaming。

RealMedia 的相關標準： RealMedia RTSP/RDT。

Adobe 的相關標準： RTMP， RTMPT （由librtmp實現）， RTMPE （由librtmp實現）， RTMPTE （由librtmp） 和 RTMPS （由librtmp實現）。

微軟的相關標準： MMS 在 TCP 上和 MMS 在 HTTP上。

三、FFmpeg主要功能

在我們油田企業日常信息化活動中，FFmpeg所提供的主要功能有視頻轉換、視頻采集、音頻提取和視頻截圖。

1、視頻轉換：FFmpeg的視頻轉換功能十分強大，該程序可以將多種視頻格式進行轉換。例如使用下列命令行：./ffmpeg -y -i "C：＼Users＼Public＼Videos＼Sample Videos＼Wildlife.wmv" -acodec libmp3lame -vcodec msmpeg4 -b：a 192k -b：v 1000k -vf scale=640：480 -ar 44100 "C：＼Users＼ Public＼Videos ＼Wildlife.avi"

可以將WMV格式的視頻轉換為MS Compatible AVI格式。例如將一個AVI格式的視頻轉碼為MPG格式，只需輸入以下命令行：ffmpeg -i myfile.avi -target vcd /tmp/vcd.mpg便可以將目標文件myfile從AVI格式轉碼為MPG格式，在TMP文件夾中以VCD的名稱和MPG的格式存儲。

然而用戶仍然可以手動設置符合標準的視頻格式，下面命令行是上述命令行的拓展，其中-bf 2是指定該MPG格式為MPEG-2：ffmpeg -i myfile.avi -target vcd -bf 2 /tmp/vcd.mpg在日常工作中，由于很多視頻設備或視頻軟件只能夠解碼部分格式的視頻，例如移動播放設備所支持的視頻格式具有局限性，但是因為視頻文件的獲得是由多種渠道得來的，其格式并不一定符合存儲或播放設備的要求，所以用戶可以使用上述功能將所需視頻轉換為與設備或軟件相適應的格式，便于視頻信息的播放與存儲。此外，在保證視頻可視質量的條件下，該功能可以將占空間過大的視頻通過格式轉換的方式對視頻文件進行有效的壓縮，從而釋放存儲空間，因而使存儲設備的空間得到最大化的利用。

2、視頻采集： FFmpeg的視頻采集功能也非常強大，不僅可以采集視頻采集卡或USB攝像頭等輸出端輸出的圖像，還可以進行屏幕錄制，同時還支持以RTP（Real-time Transport Protocol，實時傳輸協議）方式將視頻流傳送給支持RTSP的流媒體服務器，支持直播應用，信號延遲時間極短，在遠程視頻會議中起到重要作用。FFmpeg視頻采集可以分為以下兩種：

（1）FFmpeg在Linux操作系統下的視頻采集

在Linux平臺上，ffmpeg對V4L2的視頻設備提供了很好的支持，如：./ffmpeg -t 10 -f video4linux2 -s 176*144 -r 8 -i /dev/video0 -vcodec h263 -f rtp rtp：//192.168.1.105：5060 > /tmp/ffmpeg.sdp以上命令表示：采集10秒鐘視頻，對video4linux2視頻設備進行采集，采集QCIF（176 C ？44）的視頻，每秒8幀，視頻設備為/dev/video0，視頻編碼為H263，輸出格式為RTP，后面定義了IP地址及端口，將該碼流所對應的SDP文件重定向到/tmp/ffmpeg.sdp中，將此SDP文件上傳到流媒體服務器就可以實現直播了。

（2）FFmpeg在Windows操作系統下的視頻采集

在Windows下關于FFmpeg視頻采集的資料較少，但是FFmpeg還是支持Windows下視頻采集的。FFmpeg支持Windows下video for Windows（VFW）設備的視頻采集，不過VFW設備已經過時，正在被WDM 即Wavelength Division Multiplexing，波分多路復用的視頻設備所取代，但是ffmpeg還沒有支持WDM的計劃，不過好像有將WDM轉為VFW的工具，因此ffmpeg還是可以在windows下進行視頻采集的。

3、音頻提取：./ffmpeg? -y -i "C：＼Users＼Public＼Videos＼Sample Videos＼Wildlife.wmv" -acodec libmp3lame -b：a 160k -ac 2 -ar 44100 "C：＼Users＼Tianshu Yin＼Documents＼Wildlife.mp3"上述命令執行后該程序便將WMV格式視頻中的音頻部分以mp3的格式提取出來。事實上，FFmpeg可以將絕大多數視頻格式中的音頻提取出來，便于用戶對所需音頻部分進行進一步的解碼轉碼、分析和存儲。

4、視頻截圖。利用此功能，用戶可以從攝像機、攝像頭攝制或從互聯網上下載的視頻文件中截取圖片：ffmpeg -i test.avi -r 1 -s WxH -f image2 test-%03d.jpeg上述命令可以將目標文件即AVI格式的test從開始處以1幀/秒的速度進行截圖操作，所形成的圖片將以‘test-001.jpeg， ‘test-002.jpeg等文件形式存儲在電腦中，所形成的新圖片文件可以根據用戶的需求重新調整縱橫比。此外，如果視頻文件較大，用戶還可以將-ss命令符添加到命令行中，從而可以實現在視頻文件中選擇其中某一時間點開始進行截圖操作，所截圖片數量適中，不會出現整個視頻文件都被截圖產生大量圖片的情況，防止非必須的存儲空間浪費。

參考文獻：

[1]郭晶晶；劉光堯；汪磊；李志剛；FFmpeg在視頻圖像處理中的應用[J]； 刑事技術；2020年第 45期