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沉梦听雨
2025-01-24
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ffmpeg入门

# ffmpeg 入门

# 1. FFmpeg 基础概念

# 1.1 什么是 FFmpeg？

FFmpeg 是一个开源的多媒体处理工具包，包含了用于解码、编码、转码、复用（mux）、解复用（demux）、流媒体传输、过滤和播放几乎所有音视频格式的程序和库。

其主要组件包括：

  • ffmpeg 命令行工具：用于进行音视频文件转换、剪辑、合并、滤镜处理等任务。
  • ffprobe：用于分析多媒体文件，获取格式、码率、帧率、时长等信息。
  • ffplay：一个简单的基于 SDL 的播放器，用于快速预览文件内容。

# 1.2 GOP 与帧类型

在视频编码中，FFmpeg 常用 GOP（Group of Pictures，图像组）结构来描述帧之间的依赖关系：

  • I 帧（Intra-coded frame）：完全独立的帧，可作为关键帧进行随机访问。
  • P 帧（Predictive frame）：利用之前的 I 或 P 帧预测编码，数据量较小。
  • B 帧（Bidirectionally predictive frame）：利用前后帧进行双向预测，压缩率更高但解码复杂度更大。

理解 GOP 结构有助于调优编码参数以及在剪辑、流媒体等场景下合理设置关键帧间隔，从而平衡文件大小和视频质量。

# 1.3 命令格式概述

FFmpeg 命令行工具的基本语法大致如下：

ffmpeg [全局参数] {[输入选项] -i 输入文件}... {[输出选项] 输出文件}...
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  • 全局参数：对整个命令有效，如 -y（覆盖输出文件）、-loglevel（设置日志级别）等。
  • 输入选项：放在 -i 前面的参数，只对紧跟其后的输入文件生效，例如 -ss 用于设置起始时间（快速定位输入流）。
  • 输出选项：出现在输入文件之后，专门控制输出文件的编码、格式等，如 -c:v（指定视频编码器）、-b:a（音频比特率）等。

这类结构让 FFmpeg 的命令既灵活又具有明确的定位意义，输入选项和输出选项分别对应数据的不同处理阶段。

# 2. 常用 FFmpeg 命令示例

下面介绍一些典型的 FFmpeg 命令和用法，方便你在实际项目中快速上手：

# 2.1 格式转换

将 MP4 文件转换为 WebM：

ffmpeg -i input.mp4 output.webm

# 或指定编码器参数进行更精细的控制
ffmpeg -i input.mp4 -c:v libvpx-vp9 -c:a libopus output.webm
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将 MP4 文件转换为 MKV，并指定编码器：

ffmpeg -y -i input.mp4 -c:v libx264 -preset fast -crf 23 -c:a aac -b:a 128k output.mkv
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  • 这里 -preset fast 表示编码速度设为“快”，-crf 23 控制输出视频质量。

# 2.2 视频剪辑

不重新编码快速剪辑视频（通过复制流）：

  • -ss 位于输入前实现快速定位，而 -t 表示截取的时长，-c copy 表示不重新编码，直接复制数据流。
ffmpeg -ss 00:00:10 -t 00:00:20 -i input.mp4 -c copy clip.mp4
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  • 若需要重新编码，可省略 -c copy：
ffmpeg -ss 00:00:10 -t 00:00:20 -i input.mp4 -c:v libx264 -c:a aac clip.mp4
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# 2.3 提取或去除音频

提取视频中的音频：

ffmpeg -i input.mp4 -vn output.mp3
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去除视频中的音频（静音视频）：

ffmpeg -i input.mp4 -an -c:v copy muted.mp4
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# 2.4 拼接视频

首先创建一个文件列表 filelist.txt：

file 'part1.mp4'
file 'part2.mp4'
file 'part3.mp4'
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然后执行：

ffmpeg -f concat -safe 0 -i filelist.txt -c copy output.mp4
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# 2.5 转换视频到 GIF

生成 GIF 动画：

ffmpeg -i input.mp4 -vf "fps=10,scale=320:-1:flags=lanczos" -c:v gif output.gif
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# 2.6 添加滤镜

缩放视频并在视频上叠加文字：

  • -vf：视频滤镜，用于执行缩放、裁剪、叠加文字等操作。
ffmpeg -y -i input.mp4 -vf "scale=640:360,drawtext=text='FFmpeg':fontcolor=white:fontsize=24:x=10:y=10" output.mp4
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# 2.7 获取视频时长

FFmpeg 还提供了一个专门的工具 ffprobe，它可以更方便地获取视频的元数据信息，包括时长。

使用以下命令将直接输出视频的时长（以秒为单位），例如：

ffprobe -i input.mp4 -show_entries format=duration -v quiet -of csv="p=0"
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# 3. 在 Java 中调用 FFmpeg

在 Java 应用中，通常有两种方式调用 FFmpeg：

# 3.1 通过 Runtime/ProcessBuilder 调用命令行

利用 Java 自带的 Runtime.getRuntime().exec() 或 ProcessBuilder，直接调用 FFmpeg 命令。

例如，下面的示例代码展示了如何调用 FFmpeg 剪辑视频片段：

public class FFmpegProcess {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String inputFile = "input.mp4";
        String outputFile = "clip.mp4";
        // 从 10 秒开始剪辑 20 秒的视频
        String command = String.format("ffmpeg -ss 00:00:10 -i %s -t 00:00:20 -c copy %s", inputFile, outputFile);
        ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder();
        builder.command("bash", "-c", command); // Linux/macOS；Windows 下可直接使用 "cmd", "/c", command
        Process process = builder.start();
        process.waitFor();
        System.out.println("剪辑完成");
    }
}
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这种方法简单直接，但对错误处理和跨平台兼容性需要开发者自行处理。

# 3.2 使用 Java 封装库

有不少 Java 封装库对 FFmpeg 进行了包装，使得你可以以更面向对象的方式使用 FFmpeg。

常见的有：

  • Jaffree：一个基于命令行调用的轻量级 Java 封装库，支持视频转码、剪辑、流处理等。Jaffree 提供了 fluent API，简化了命令构造。
  • JavaCV：JavaCV 是 OpenCV 与 FFmpeg 的 Java 封装库，除了视频处理，还提供了计算机视觉相关的功能。它的许可证 Apache 2.0 适合闭源应用。

例如，使用 Jaffree 调用 FFmpeg 进行视频剪辑的代码示例：

import com.github.kokorin.jaffree.ffmpeg.FFmpeg;
import com.github.kokorin.jaffree.ffmpeg.FFmpegResult;

public class JaffreeExample {
    public static void main(String[] args) {
        FFmpegResult result = FFmpeg.atPath()
            .addInput("input.mp4")
            .setStartTime("00:00:10")
            .setDuration("00:00:20")
            .addOutput("clip.mp4")
            .execute();
        System.out.println("剪辑完成：" + result);
    }
}
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使用这些库可以避免手动解析命令行参数，简化开发过程，同时也便于集成到 Spring Boot 等现代 Java 框架中。

# 3.3 Maven 依赖版本对应

javacv 和 ffmpeg 的版本对应关系：

版本不对应可能会抛出异常：

Could not initialize class org.bytedeco.ffmpeg.global.avutil
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# 4. 实践案例：构建视频剪辑服务

以一个简单的案例说明如何在 Spring Boot 中整合 FFmpeg 进行视频剪辑。思路如下：

  1. 接收前端上传的原始视频文件。
  2. 通过 FFmpeg 剪辑出指定时段的片段。
  3. 将剪辑好的片段返回给前端或保存到存储服务器。

核心代码示例：

@RestController
@RequestMapping("/video")
public class VideoController {

    @PostMapping("/clip")
    public ResponseEntity<String> createClip(@RequestParam("start") String startTime,
                                               @RequestParam("duration") String duration,
                                               @RequestParam("inputFile") MultipartFile inputFile) throws Exception {
        // 保存上传的文件到临时目录
        File tempInput = File.createTempFile("input", ".mp4");
        inputFile.transferTo(tempInput);
        File tempOutput = File.createTempFile("clip", ".mp4");

        // 构造 FFmpeg 命令
        String command = String.format("ffmpeg -ss %s -i %s -t %s -c copy %s",
                startTime,
                tempInput.getAbsolutePath(),
                duration,
                tempOutput.getAbsolutePath());
        ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder("bash", "-c", command); // Linux/macOS
        Process process = builder.start();
        process.waitFor();

        // 此处可将 tempOutput 返回给客户端或进一步处理
        return ResponseEntity.ok("剪辑完成，输出文件：" + tempOutput.getAbsolutePath());
    }
}
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你可以将以上代码扩展为完整的 REST API 服务，处理异常、日志记录及并发任务等。

# 5. 小结与扩展学习

本文介绍了 FFmpeg 的基本原理和常用命令，同时讨论了如何在 Java 中通过命令行调用和封装库（如 Jaffree、JavaCV）来集成 FFmpeg。

以下几点是你在学习过程中可以进一步探讨的内容：

  • FFmpeg 高级参数：例如码率控制、CRF 参数、预设（preset）和复杂滤镜（如 overlay、drawtext 等）。
  • 实时流处理：如何利用 FFmpeg 实现 RTSP 流转换和实时转码。
  • 错误处理与日志收集：在调用 FFmpeg 时如何捕获错误输出，保证服务稳定性。

通过理论学习与实践结合，相信你能快速掌握 FFmpeg 的使用，为你的 Java 项目添加强大的多媒体处理能力。

# 6. FFmpeg 安装与配置

# 学习参考

上次更新: 2025/2/8 18:02:22
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