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(shù)尤其以視頻和音頻方面為主的處理技術(shù)應(yīng)用范圍十分廣泛，涉及到實時監(jiān)控、遠程視頻會議等各方面。

關(guān)鍵詞：FFmpeg；視頻；音頻；處理方法；分析

在油田企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營和信息化建設(shè)中，多媒體技術(shù)尤其以視頻和音頻方面為主的處理技術(shù)應(yīng)用范圍十分廣泛，涉及到實時監(jiān)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(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)；四是libswscale庫：用于視頻場景比例縮放、色彩映射轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(wù)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(shù)

FFmpeg使用直觀的命令行符號設(shè)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(shù)，分為主要參數(shù)、視頻參數(shù)、音頻參數(shù)。

1、主要參數(shù)：（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(xié)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(zhuǎn)碼/捕獲視頻序列的持續(xù)時間，以秒為指定單位；（16）‘-fs limit_size ——設(shè)置文件大小的限制；（17）‘-scodec codec——強制轉(zhuǎn)換字幕；（18）‘-newsubtitle——向當(dāng)前輸出流中加入字幕流；（19）‘-target type——設(shè)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(guān)的參數(shù)（比特率、信號解編碼器、緩沖區(qū)大?。稍摮绦蜃詣由?。

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

‘-dframes number——設(shè)置該文件的幀數(shù)目；

‘-r fps——設(shè)置幀速率 （Hz 值， 分數(shù)或縮寫，默認為25）；

‘-s size——設(shè)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(dāng)前輸出流中加入一段新的視頻流。

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

-ar ——設(shè)定采樣率；

-ac ——設(shè)定聲音的Channel數(shù)；

-acodec ——設(shè)定聲音編碼器，未設(shè)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(shè)定音量大小，256為標(biāo)準(zhǔn)音量。（要設(shè)定成兩倍音量時則輸入512，依此類推。）

FFmpeg支持的協(xié)議：

IETF 標(biāo)準(zhǔn)： TCP， UDP， Gopher， HTTP， RTP， RTSP 和 SDP。

蘋果公司的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)： HTTP Live Streaming。

RealMedia 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)： RealMedia RTSP/RDT。

Adobe 的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)： RTMP， RTMPT （由librtmp實現(xiàn)）， RTMPE （由librtmp實現(xiàn)）， RTMPTE （由librtmp） 和 RTMPS （由librtmp實現(xiàn)）。

微軟的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)： MMS 在 TCP 上和 MMS 在 HTTP上。

三、FFmpeg主要功能

在我們油田企業(yè)日常信息化活動中，F(xiàn)Fmpeg所提供的主要功能有視頻轉(zhuǎn)換、視頻采集、音頻提取和視頻截圖。

1、視頻轉(zhuǎn)換：FFmpeg的視頻轉(zhuǎn)換功能十分強大，該程序可以將多種視頻格式進行轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為MS Compatible AVI格式。例如將一個AVI格式的視頻轉(zhuǎn)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(biāo)文件myfile從AVI格式轉(zhuǎn)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(shè)置符合標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)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(shè)備的要求，所以用戶可以使用上述功能將所需視頻轉(zhuǎn)換為與設(shè)備或軟件相適應(yīng)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(zhì)量的條件下，該功能可以將占空間過大的視頻通過格式轉(zhuǎn)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(shè)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(xié)議）方式將視頻流傳送給支持RTSP的流媒體服務(wù)器，支持直播應(yīng)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(tǒng)下的視頻采集

在Linux平臺上，ffmpeg對V4L2的視頻設(shè)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(shè)備進行采集，采集QCIF（176 C ？44）的視頻，每秒8幀，視頻設(shè)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(yīng)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(wù)器就可以實現(xiàn)直播了。

（2）FFmpeg在Windows操作系統(tǒng)下的視頻采集

在Windows下關(guān)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(shè)備的視頻采集，不過VFW設(shè)備已經(jīng)過時，正在被WDM 即Wavelength Division Multiplexing，波分多路復(fù)用的視頻設(shè)備所取代，但是ffmpeg還沒有支持WDM的計劃，不過好像有將WDM轉(zhuǎn)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?。?/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(zhí)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，F(xiàn)Fmpeg可以將絕大多數(shù)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(zhuǎn)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(lián)網(wǎng)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(biāo)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(jù)用戶的需求重新調(diào)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(xiàn)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(shù)量適中，不會出現(xiàn)整個視頻文件都被截圖產(chǎn)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(yīng)用[J]； 刑事技術(shù)；2020年第 45期