ffmpeg教程及加速视频转码

ffmpeg教程及加速视频转码

1、ffmpeg简介：

ffmpeg来自MPEG视频编码标准。

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。

可以轻易的实现多种视频格式之间的相互转换。

2、基础知识：

  • 容器、文件（conainer、file）

    即特定格式的多媒体文件，比如MP4、flv、mkv等

  • 媒体流（stream）：

    表示时间轴上的一段连续数据，如一段声音数据、一段视频数据或一段字幕数据。

    可以是压缩的，也可以是非压缩的，压缩的数据需要关联特定的编解码器。

  • 数据帧、数据包（frame、packet）

    一个媒体流是由大量的数据帧组成，对于压缩数据，帧对应着编解码器的最小处理单元，分属于不同媒体流的数据帧交错存储于容器之中。

    frame对应压缩前的数据，packet对应压缩后的数据。

  • 编解码器：

    以帧为单位实现压缩数据和原始数据之间的转换。

  • 复用：

    把不同的流按照某种容器的规则放入容器。

  • 解复用：

    把不同的流从某种容器中解析出来。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

3、码率和帧率：

码率和帧率是视频文件的最重要的基本特征，对于他们的特有设置会决定视频质量。

如果我们知道码率和时长，可以很容易的计算出文件的大小。

帧率：是视频文件中每一秒的帧数。肉眼想看到连续移动图像至少需要15帧。

码率：也叫比特率，是一个确定整体视频、音频质量的参数，秒为单位处理的位数，码率和视频质量成正比，在视频文件中比特率用bps来表达。

4、Windows搭建ffmpeg

1、官网下载编译好的shared库；

在这里插入图片描述

2、将执行文件ffmpeg.exe、ffplay.exe、ffprobe.exe拷贝到C:\Windows目录；

或者将这三个执行文件添加至Path环境变量中，就不需要2、3步骤了。

在这里插入图片描述

3、将相应的动态库拷贝到C:\Windows\SysWOW64日录；注：WOW64(Windows-on-Windows 64-bit)

4、查看是否安装完成：ffmpeg -version

5、ffmpeg、ffplay、ffprobe区别：

  • ffmpeg：超快音视频编码器（类似爱剪辑）
  • ffplay：简单媒体播放器
  • ffprobe：简单多媒体流分析器
6、ffmpeg命令查看：

ffmpeg -h、ffmpeg -h long、ffmpeg -h full

ffplay -h

ffprobe -h

7、ffmpeg处理流程：

先看两条命令：

ffmpeg -i test_1920x1080.mp4 -acodec copy -vcodec libx264 -s 1280x720 test_1280x720.flv
ffmpeg -i test_1920x1080.mp4 -acodec copy -vcodec libx265 -s 1280x720 test_1280x720.mkv

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

5、ffmpeg参数说明：

1、主要参数：

  • -i ：设定输入流
  • -f：设定输出格式
  • -ss：开始时间
  • -t：时间长度

2、音频参数：

  • -aframes：设置要输出的音频帧数
  • -b:a：音频码率
  • -ar：设定采样率
  • -ac：设定声音的channel数
  • -acodec：设定声音编解码器，如果用copy表示原始编解码器数据必须被拷贝
  • -an：不处理音频
  • -af：音频过滤器

3、视频参数：

  • -vframes：设置要输出的视频帧数
  • -b：设定视频码率
  • -b:v：视频码率
  • -r：设定帧速度
  • -s：设定画面的宽与高
  • -vn 不处理视频
  • -aspect aspect 设置纵横比4:3，或者16:9
  • -vcodec：设定视频编解码器，如果用copy表示原始编解码器数据必须被拷贝
  • -vf 视频过滤器

在这里插入图片描述

强制格式：-vcodec libx264

6、IPTV影片转码详解：

ffmpeg -i /home/mysftp/mydrive/4K/dsls/1/1.ts -color_primaries bt2020 -color_trc smpte2084 -colorspace bt2020nc -color_range tv -pix_fmt yuv420p -c:v libx264 -preset ultrafast -b:v 35500k -minrate 35500k -bufsize 35500k -maxrate 40500k -nal-hrd cbr -s 3840*2160 -y /home/mysftp/mydrive/4K/dsls/1/1_1724639135824_transcoding.mp4
  1. ffmpeg: 调用 FFmpeg 工具，开始进行视频处理。
  2. -i /home/mysftp/mydrive/4K/dsls/1/1.ts: 指定输入文件的位置和名称。在这里，输入文件是 /home/mysftp/mydrive/4K/dsls/1/1.ts。
  3. -color_primaries bt2020: 设置颜色原点为 BT.2020。BT.2020 是一种广色域标准，常用于 4K 和 8K 视频。
  4. -color_trc smpte2084: 设置色彩传递特性（色调映射曲线）为 SMPTE 2084。SMPTE 2084 又称为 PQ（Perceptual Quantizer），用于 HDR 视频的色彩处理。
  5. -colorspace bt2020nc: 设置颜色空间为 BT.2020 non-constant luminance（非恒定亮度）。这是 BT.2020 标准的一种变体，主要用于 HDR 内容。
  6. -color_range tv: 设置色彩范围为电视标准（TV），通常表示色彩范围在 16-235 之间。这与 PC 标准（PC）的 0-255 色彩范围不同。
  7. -pix_fmt yuv420p: 指定像素格式为 YUV 4:2:0 平面。YUV 4:2:0 是一种常见的视频压缩格式，具有较低的色彩分辨率，但能够有效减少文件大小。
  8. -c:v libx264: 设置视频编码器为 libx264。这是一个用于 H.264/AVC 编码的开源库，广泛用于视频压缩。
  9. -preset ultrafast: 设置编码预设为 ultrafast。ultrafast 是 FFmpeg 提供的一个编码预设选项，速度最快，但压缩效率较低。这通常用于需要快速编码的场景。
  10. -b:v 35500k: 设置视频比特率为 35500 kbps（35.5 Mbps）。这是视频编码的目标比特率，影响视频的质量和文件大小。
  11. -minrate 35500k: 设置最小比特率为 35500 kbps。确保视频编码过程中不会低于此比特率，以避免质量下降。
  12. -bufsize 35500k: 设置缓冲区大小为 35500 kbps。这影响码率控制，特别是在动态场景中，以平滑比特率的波动。
  13. -maxrate 40500k: 设置最大比特率为 40500 kbps（40.5 Mbps）。此设置允许视频编码在瞬间使用更高的比特率，以提高高复杂度场景的质量。
  14. -nal-hrd cbr: 设置 NAL（网络抽象层）单元的码率控制模式为 CBR（恒定比特率）。这确保了编码过程中输出的比特率保持稳定。
  15. -s 3840\*2160: 设置输出视频的分辨率为 3840x2160，即 4K 分辨率。
  16. -y: 强制覆盖输出文件。如果输出文件已经存在，使用此选项会自动覆盖它。
  17. /home/mysftp/mydrive/4K/dsls/1/1_1724639135824_transcoding.mp4: 指定输出文件的位置和名称。在这里，输出文件将保存为 /home/mysftp/mydrive/4K/dsls/1/1_1724639135824_transcoding.mp4。

如何提升转码速度？

1. 使用更快的编码预设

  • 当前设置: -preset ultrafast
  • 建议: 如果使用 -preset ultrafast 仍然不够快，你可以尝试更高效的硬件加速方案（例如使用 NVIDIA 的 h264_nvenc 编码器）。如果你愿意接受一些质量上的折中，可以尝试其他较快的预设如 superfast 或 veryfast。

2. 硬件加速

  • 使用 GPU 编码器：

    • 对于 NVIDIA GPU 用户，可以使用 -c:v h264_nvenc 替代 -c:v libx264，它利用 GPU 进行编码，加速转码过程。

    • 示例命令：

      ffmpeg -i /home/mysftp/mydrive/4K/dsls/1/1.ts -color_primaries bt2020 -color_trc smpte2084 -colorspace bt2020nc -color_range tv -pix_fmt yuv420p -c:v h264_nvenc -preset fast -b:v 35500k -minrate 35500k -bufsize 35500k -maxrate 40500k -nal-hrd cbr -s 3840x2160 -y /home/mysftp/mydrive/4K/dsls/1/1_1724639135824_transcoding.mp4

    • 对于 AMD GPU 用户，可以使用 -c:v h264_amf。

3. 调整比特率设置

  • 目标比特率: -b:v 35500k
  • 建议: 适当降低比特率可以减小编码负担，从而加快转码速度。如果视频质量允许，可以尝试降低比特率，但需权衡质量和速度。

4. 分辨率和帧率调整

  • 当前分辨率: -s 3840x2160
  • 建议: 如果不一定需要保持 4K 分辨率，可以尝试降低输出分辨率。例如，720p 或 1080p 可以显著提高转码速度。

5. 使用多线程

  • 当前设置: 默认情况下，ffmpeg 会自动使用多个线程，但可以手动调整线程数以优化性能。

  • 示例：

    设置线程数为 8

    ffmpeg -i /home/mysftp/mydrive/4K/dsls/1/1.ts -color_primaries bt2020 -color_trc smpte2084 -colorspace bt2020nc -color_range tv -pix_fmt yuv420p -c:v libx264 -preset ultrafast -b:v 35500k -minrate 35500k -bufsize 35500k -maxrate 40500k -nal-hrd cbr -s 3840x2160 -threads 8 -y /home/mysftp/mydrive/4K/dsls/1/1_1724639135824_transcoding.mp4

6. 关闭不必要的功能

  • 调整选项: 确保只使用必需的编码选项。避免使用冗余或不必要的过滤器和设置。

7. 优化硬盘和内存

  • 磁盘 IO: 确保你的硬盘速度足够快。使用 SSD 而不是 HDD 可以显著提高速度。
  • 内存: 确保系统有足够的内存来处理转码任务，避免因内存不足导致的性能瓶颈。

8. 减少视频处理操作

  • 避免复杂滤镜: 如果没有应用滤镜或处理（如去噪、锐化等），转码速度会更快。

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