# ffmpeg入门篇

## 简单了解视频组成
 
![视频流和音频流信息](https://files.getquicker.net/_sitefiles/kc/kb/2023/10/09/151455_234516_%E8%A7%86%E9%A2%91%E6%88%AA%E5%9B%BE.jpg)
 
如图所示
 
**1.「视频」由「视频流」和「音频流」信息组成**
 
**2.「总比特率」=视频流的「数据速率」+音频的「比特率」**
 
**3.数据速率、帧速率和视频时长三者之间关系**
 
- 文件大小 = 数据速率 x 视频时长
- 总帧数 = 帧速率 x 视频时长
- 数据速率和帧速率之间没有直接的关系，但是它们都会影响视频的质量和文件大小。

浅白说法（不一定对）：数据速率：画质，帧速率：流畅度
 
**4.视频流是由帧组成的**
 
4.1帧的宽度和高度构成画布分辨率由`-s` 、`-video_size` 、 `-vf scale`参数控制，

- -s 640x480：用于设置**输出**视频的分辨率
- - -vf scale=640:480：用于设置**输出**视频的分辨率
- - -video\_size 640x480：用于设置**输入**视频的分辨率

4.2帧速率指每秒输出帧数量，由参数是`-r`或`-fps`控制，两者作用相同，写法不同。

- -r 30
- - -vf fps=30

4.3 数据速率（码率）由`-b:v`参数控制，如：`-b:v 3000k`
 
**5.音频流**
 
5.1比特率由`-b:a`参数控制，如：`-b:a 128k`
 
## 命令行参数
 
大体可以分成五个部分。

```
$ ffmpeg {1} {2} -i {3} {4} {5}
```
 
上面命令中，五个部分的参数依次如下。

> 全局参数 输入文件参数 输入文件 输出文件参数 输出文件

参数太多的时候，为了便于查看，ffmpeg 命令可以写成多行。

```
$ ffmpeg \
[全局参数] \
[输入文件参数] \
-i [输入文件] \
[输出文件参数] \
[输出文件]
```
 
下面是一个例子。

```
$ ffmpeg \
-y \ # 全局参数
-c:a libfdk_aac -c:v libx264 \ # 输入文件参数
-i input.mp4 \ # 输入文件
-c:v libvpx-vp9 -c:a libvorbis \ # 输出文件参数
output.webm # 输出文件
```
 
上面的命令将 mp4 文件转成 webm 文件，这两个都是容器格式。输入的 mp4 文件的音频编码格式是 aac，视频编码格式是 H.264；输出的 webm 文件的视频编码格式是 VP9，音频格式是 Vorbis。
 
如果不指明编码格式，FFmpeg 会自己判断输入文件的编码。因此，上面的命令可以简单写成下面的样子

```
$ ffmpeg -i input.avi output.mp4
```
 
## 视频编码参数
 
FFmpeg提供了大量的参数，允许你精细控制视频和音频编码的各个方面。你可以通过运行`ffmpeg -h`来查看所有可用的选项和参数，以获取更详细的信息。
 
### -vcodec 相关参数

| `-vcodec`参数 | 含义 |
| --- | --- |
| `copy` | 复制原始视频编解码器，不重新编码。 |
| `libx264` | 将视频压缩为H.264格式。 |
| `libx265` | 将视频压缩为H.265/HEVC格式。 |
| `h264_nvenc` | 使用NVIDIA GPU硬件加速进行H.264编码。 |
| `hevc_nvenc` | 使用NVIDIA GPU硬件加速进行H.265/HEVC编码。 |
| `h264_qsv` | 使用Intel Quick Sync Video硬件加速进行H.264编码。 |
| `hevc_qsv` | 使用Intel Quick Sync Video硬件加速进行H.265/HEVC编码。 |
| `libvpx` | 将视频压缩为VP8或VP9格式（通过`-b:v`指定压缩比特率）。 |
| `huffyuv` | 生成无损视频。 |

### -acodec 相关参数

| `-acodec`参数 | 含义 |
| --- | --- |
| `copy` | 复制原始音频编解码器，不重新编码。 |
| `aac` | 将音频压缩为AAC格式。 |
| `libmp3lame` | 将音频压缩为MP3格式。 |
| `libopus` | 将音频压缩为Opus格式。 |
| `libvorbis` | 将音频压缩为Vorbis格式。 |
| `pcm_s16le` | 生成16-bit线性PCM音频。 |
| `flac` | 将音频压缩为FLAC格式（无损）。 |

# 视频解码
 
## 视频解码方式（Dcodec）

| 解码器选项 | 描述 |
| --- | --- |
| h264\_cuvid | NVIDIA CUDA加速的H.264解码器 |
| hevc\_cuvid | NVIDIA CUDA加速的HEVC解码器 |
| mpeg2\_cuvid | NVIDIA CUDA加速的MPEG-2解码器 |
| vp9\_cuvid | NVIDIA CUDA加速的VP9解码器 |
| h264\_qsv | Intel Quick Sync Video加速的H.264解码器 |
| hevc\_qsv | Intel Quick Sync Video加速的HEVC解码器 |
| mpeg2\_qsv | Intel Quick Sync Video加速的MPEG-2解码器 |
| vp9\_qsv | Intel Quick Sync Video加速的VP9解码器 |
| h264\_vdpau | NVIDIA VDPAU加速的H.264解码器 |
| mpeg2\_vdpau | NVIDIA VDPAU加速的MPEG-2解码器 |
| vc1\_vdpau | NVIDIA VDPAU加速的VC-1解码器 |
| h264\_amf | AMD AMF加速的H.264解码器 |
| hevc\_amf | AMD AMF加速的HEVC解码器 |

示例：

```
ffmpeg -hwaccel cuvid -c:v h264_cuvid -i input.mp4 -c:v h264_nvenc -preset fast -tune hq -rc constqp -c:a copy -y output.mp4
ffmpeg -hwaccel cuvid -c:v hevc_cuvid -i input.mp4 -c:v copy -c:a copy output.mp4
ffmpeg -hwaccel qsv -c:v h264_qsv -i input.mp4 -c:v copy -c:a copy output.mp4
ffmpeg -hwaccel amf -c:v h264_amf -i input.mp4 -c:v copy -c:a copy output.mp4
```
 
# 视频编码
 
## 一、视频编码方式（Ecodec）
 
cpu（h264和h265），显卡，核显,如`-c:v libx264`或`-vcodec libx264`

| 编码方式 | 参数 | 优点 | 缺点 |
| --- | --- | --- | --- |
| CPU H.264 | libx264 | 兼容性好，可用于各种设备 | 编码速度较慢，对CPU性能要求较高 |
| CPU H.265 | libx265 | 压缩率高，文件体积小 | 编码速度较慢，对CPU性能要求较高 |
| NVIDIA NVENC | h264\_nvenc | 编码速度快，对CPU占用低 | 兼容性较差，只能在英伟达显卡上使用 |
| NVIDIA NVENC | hevc\_nvenc | 压缩率高，文件体积小，编码速度快 | 兼容性较差，只能在英伟达显卡上使用 |
| AMD VCE | h264\_amf | 编码速度快，对CPU占用低 | 兼容性较差，只能在AMD显卡上使用 |
| AMD VCE | hevc\_amf | 压缩率高，文件体积小，编码速度快 | 兼容性较差，只能在AMD显卡上使用 |
| Intel Quick Sync Video | h264\_qsv | 编码速度快，对CPU占用低 | 兼容性较差，只能在搭载Intel核显的设备上使用 |
| Intel Quick Sync Video | hevc\_qsv | 压缩率高，文件体积小，编码速度快 | 兼容性较差，只能在搭载Intel核显的设备上使用 |

使用显卡和核显一定要安装好匹配的驱动！！
 
### H.264编码
 
要保持H.264编码的**视频视觉无损**，你可以使用以下参数来最大程度地减少编码引入的失真：

```
ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -preset slow -crf 0 -c:a copy output.mp4
```
 
这个命令将输入视频文件`input.mp4`使用libx264编码器进行重新编码，设置预设为`slow`以获得更好的质量。`-crf 0`参数指定了恒定质量因子为0，表示最高的质量。音频流将直接复制到输出文件中，保持无损。
 
### NVIDIA显卡
 
可以使用`-hwaccel`参数来指定使用的硬件加速器，例如：

```
ffmpeg -hwaccel cuvid -i input.mp4 -c:v h264_nvenc -preset slow -tune hq -rc constqp -crf 18 -c:a copy output.mp4
```
 
在这个命令中，`-hwaccel cuvid`表示使用NVIDIA显卡的硬件加速器来加速视频解码。同时，`-c:v h264_nvenc`表示使用NVIDIA显卡的硬件加速器来加速视频编码。这样可以大大提高视频编码和解码的速度，同时获得更好的视频质量。
 
### AMD显卡
 
可以使用AMF SDK来实现。下面是一个示例代码：

```
ffmpeg -hwaccel amf -i input.mp4 -c:v h264_amf -b:v 5M -c:a copy output.mp4
```
 
其中，-hwaccel amf表示使用AMF SDK加速编码，-c:v h264\_amf表示使用AMD的H.264编码器，-b:v 5M表示设置视频比特率为5Mbps。其他参数可以根据需要进行调整。
 
### intel核显
 
如果您的电脑配备了Intel集成显卡，可以使用以下代码进行核显加速编码：

```
ffmpeg -i input.mp4 -c:v h264_qsv -global_quality 25 -c:a copy output.mp4
```
 
### 使用动态线程数来优化混合编码的性能
 
NVIDIA显卡+CPU
 
在FFmpeg中，可以使用`-threads`选项来指定线程数，也可以使用`-threads auto`选项来自动检测系统的CPU核心数，并根据核心数动态调整线程数。

```
ffmpeg -hwaccel cuvid -i input.mp4 -c:v h264_nvenc -preset slow -tune hq -rc constqp -crf 18 -c:a copy -threads auto output.mp4
```
 
这样，FFmpeg将自动根据系统的CPU核心数来动态调整线程数，以获得更好的性能和效率。
 
要同时使用NVIDIA的NVENC和CPU进行转码加速，你可以配置`ffmpeg`来利用系统中的多个处理器（CPU）和GPU资源。以下是一个示例命令，演示在转码过程中同时使用NVENC和CPU加速：

```
ffmpeg -i input.mp4 -c:v h264_nvenc -c:a copy -c:v hevc -preset faster -c:a copy output.mp4
```
 
## 二、音频编码
 
如：`-c:a mp3`或`-acodec libmp3lame`

| 编码方式 | 参数 | 优点 | 缺点 |
| --- | --- | --- | --- |
| AAC | - | 压缩率高，文件大小小，兼容性好 | 对CPU性能要求较高 |
| MP3 | `libmp3lame` | 兼容性好，可用于各种设备 | 压缩率较低，文件大小较大 |
| FLAC | - | 无损压缩，音质高 | 压缩率较低，文件大小较大 |
| Opus | - | 压缩率高，文件大小小，适用于网络传输 | 兼容性较差，只能在支持Opus的设备上使用 |
| Vorbis | - | 压缩率高，文件大小小，兼容性好 | 对CPU性能要求较高 |

## 三、编码速度
 
下表列出了ffmpeg中-preset参数的常用取值及其对应的编码效果：

| 参数 | 速度 | 质量 | 说明 |
| --- | --- | --- | --- |
| ultrafast | 最快 | 最差 | 适用于实时编码或者对速度要求较高的场景 |
| superfast | 较快 | 较差 | 适用于对速度要求较高，但对质量要求不高的场景 |
| veryfast | 快 | 一般 | 适用于对速度要求较高，但对质量要求一般的场景 |
| faster | 较快 | 一般 | 适用于对速度要求较高，但对质量要求一般的场景 |
| fast | 中等 | 一般 | 适用于对速度和质量都有一定要求的场景 |
| medium | 中等 | 中等 | 适用于对速度和质量都有一定要求的场景 |
| slow | 较慢 | 较好 | 适用于对质量要求较高，但对速度要求不高的场景 |
| slower | 慢 | 较好 | 适用于对质量要求较高，但对速度要求不高的场景 |
| veryslow | 最慢 | 最好 | 适用于对质量要求最高，对速度要求不高的场景 |

需要注意的是，编码速度越慢，质量越好，相应耗时越长。如`-preset slow`
 
## 四、控制参数
 
### 控制视频质量编码参数
 
ffmpeg中`-crf`、`-qp`和 `-b:v`是用于控制视频编码质量的参数，当使用x264或x265编码器时，**在不设置参数的情况下，FFmpeg默认使用**\*\*`-crf`\*\***参数进行编码。**
 
### -crf、-qp和-b:v的区别和关系
 
下表展示了它们各自的优缺点和作用：

| 参数 | 作用 | 取值范围 | 优点 | 缺点 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| -crf | 恒定**质量**因子；crf值越小，视频质量越高，但文件大小也越大。适用于需要保证视频质量的场景，如`-crf 18` | 取值范围：0-51 推荐使用：18-28 | 可以自动调整比特率，在一定程度上控制视频质量和文件大小的平衡，适用于大多数情况，保证视频质量 | 文件大小不可控，不够精确，可能会出现一些视觉上的失真 |
| -qp | 恒定**量化**参数；qp值越小，视频质量越高，但文件大小也越大。适用于需要控制文件大小的场景，如`-qp 12` | 取值范围：0-69 推荐使用：12-28 | 直接控制量化参数，可以精确控制视频质量，可控制文件大小 | 不够直观，需要根据经验或测试来确定最佳取值，不易掌握 |
| -b:v | 控制**比特率**；比特率越高，视频质量越高，但文件大小也越大。适用于需要控制文件大小的场景，如`-b:v 4000k` | - 1080p @ 30fps: 3,000 - 6,000 kbps - 1080p @ 60fps: 4,500 - 9,000 kbps - 720p @ 30fps: 1,500 - 4,000 kbps - 720p @ 60fps: 2,250 - 6,000 kbps - 480p @ 30fps: 500 - 2,000 kbps - 480p @ 60fps: 750 - 3,000 kbps | 直接控制**比特率**，可控制文件大小 | 视频质量不可控 |

- 如果同时使用-crf和-qp，那么-crf会自动调整压缩质量，而-qp则会按照设置的量化参数进行压缩，这两种方式会产生冲突。
- 如果同时使用-crf和-b:v，那么-crf会自动调整压缩质量，而-b:v则会按照设置的比特率进行压缩，这两种方式也会产生冲突。
- 如果同时使用-qp和-b:v，那么-qp会按照设置的量化参数进行压缩，而-b:v则会按照设置的比特率进行压缩，这两种方式也会产生冲突。

因此，建议在使用ffmpeg时只选择其中一种压缩方式，以避免产生冲突。
 
示例
 
`-crf`参数

```
ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -preset slow -crf 18 -c:a copy output.mp4
```
 
`-qp`参数

```
ffmpeg -i input.mp4 -c:v libx264 -preset slow  -qp 22 -c:a copy output.mp4
```
 
解释：

- `-i input.mp4`：指定输入文件为input.mp4。
- `-c:v libx264`：指定视频编码器为libx264。
- `-preset slow`：指定编码速度为慢速，以获得更好的质量。``
- `-qp 18`：指定视频质量为18，数值越小，视频质量越好，但文件大小也越大。
- `-c:a copy`：指定音频编码器为copy，即不进行音频转码。
- `output.mp4`：指定输出文件为output.mp4。

这个命令将会将input.mp4文件转码为H.264格式的output.mp4文件，并且尽可能地保留视频的清晰度。