使用ffmpeg调整视频分辨率/帧率并保持高清晰度

本文介绍: ffmpeg在音视频处理方面表现十分优秀，几乎囊括了现存所有的视音频格式的编码，解码、转码、混合、过滤及播放。作为最受欢迎的视频和图像处理软件，它被来自各行各业的不同公司所广泛使用。

1 原始视频信息

通过ffmpeg -i命令查看视频基本信息

 ffmpeg -i input.mp4
ffmpeg version 6.1-essentials_build-www.gyan.dev Copyright (c) 2000-2023 the FFmpeg developers
  built with gcc 12.2.0 (Rev10, Built by MSYS2 project)
  configuration: --enable-gpl --enable-version3 --enable-static --pkg-config=pkgconf --disable-w32threads --disable-autodetect --enable-fontconfig --enable-iconv --enable-gnutls --enable-libxml2 --enable-gmp --enable-bzlib --enable-lzma --enable-zlib --enable-libsrt --enable-libssh --enable-libzmq --enable-avisynth --enable-sdl2 --enable-libwebp --enable-libx264 --enable-libx265 --enable-libxvid --enable-libaom --enable-libopenjpeg --enable-libvpx --enable-mediafoundation --enable-libass --enable-libfreetype --enable-libfribidi --enable-libharfbuzz --enable-libvidstab --enable-libvmaf --enable-libzimg --enable-amf --enable-cuda-llvm --enable-cuvid --enable-ffnvcodec --enable-nvdec --enable-nvenc --enable-dxva2 --enable-d3d11va --enable-libvpl --enable-libgme --enable-libopenmpt --enable-libopencore-amrwb --enable-libmp3lame --enable-libtheora --enable-libvo-amrwbenc --enable-libgsm --enable-libopencore-amrnb --enable-libopus --enable-libspeex --enable-libvorbis --enable-librubberband
  libavutil      58. 29.100 / 58. 29.100
  libavcodec     60. 31.102 / 60. 31.102
  libavformat    60. 16.100 / 60. 16.100
  libavdevice    60.  3.100 / 60.  3.100
  libavfilter     9. 12.100 /  9. 12.100
  libswscale      7.  5.100 /  7.  5.100
  libswresample   4. 12.100 /  4. 12.100
  libpostproc    57.  3.100 / 57.  3.100
[mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2 @ 0000024c98921a00] st: 0 edit list: 1 Missing key frame while searching for timestamp: 1000
[mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2 @ 0000024c98921a00] st: 0 edit list 1 Cannot find an index entry before timestamp: 1000.
Input #0, mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2, from 'input.mp4':
  Metadata:
    major_brand     : mp42
    minor_version   : 1
    compatible_brands: mp42hvc1CAEP
    make            :
    make-eng        :
    model           :
    model-eng       :
    creation_time   : 2023-09-14T07:26:06.000000Z
    timecode        : 00:25:37:02
  Duration: 00:07:01.44, start: 0.000000, bitrate: 214391 kb/s
  Stream #0:0[0x1](eng): Video: hevc (Rext) (hvc1 / 0x31637668), yuv422p10le(tv, bt709), 4096x2160, 214092 kb/s, 50 fps, 50 tbr, 50k tbn (default)
    Metadata:
      creation_time   : 2023-09-14T07:26:06.000000Z
      vendor_id       : [0][0][0][0]
  Stream #0:1[0x2](eng): Audio: aac (LC) (mp4a / 0x6134706D), 48000 Hz, stereo, fltp, 253 kb/s (default)
    Metadata:
      creation_time   : 2023-09-14T07:26:06.000000Z
      vendor_id       : [0][0][0][0]
  Stream #0:2[0x3](eng): Data: none (tmcd / 0x64636D74), 1 kb/s (default)
    Metadata:
      creation_time   : 2023-09-14T07:26:06.000000Z
      timecode        : 00:25:37:02
At least one output file must be specified

通过命令查看，原始视频信息

Video: hevc (Rext) (hvc1 / 0x31637668), yuv422p10le(tv, bt709), 4096x2160, 214092 kb/s, 50 fps, 50 tbr, 50k tbn (default)

分辨率为4096×2160，码率214092k，帧率50

2 ffmpeg视频转换-保持清晰度

ffmpeg -i input.mp4 -r 25 -qscale 0 -q:v 1 -c:a aac -b:v 20000k -vf scale=2048:-1 output.mp4

-qscale value：使用固定的视频量化标度(VBR)，以value质量为基础的VBR，取值0.01-255，越小质量越好

-q:v：表示存储jpeg的图像质量
-b:v：设置输出文件的视频比特率（码率）
-c:a：指定音频编码器
-r 输出帧率
-vf：设置视频滤镜，scale=2048:-1，宽度为2048，保持长宽比

3 查看转换视频

ffmpeg -i output.mp4
ffmpeg version 6.1-essentials_build-www.gyan.dev Copyright (c) 2000-2023 the FFmpeg developers
  built with gcc 12.2.0 (Rev10, Built by MSYS2 project)
  configuration: --enable-gpl --enable-version3 --enable-static --pkg-config=pkgconf --disable-w32threads --disable-autodetect --enable-fontconfig --enable-iconv --enable-gnutls --enable-libxml2 --enable-gmp --enable-bzlib --enable-lzma --enable-zlib --enable-libsrt --enable-libssh --enable-libzmq --enable-avisynth --enable-sdl2 --enable-libwebp --enable-libx264 --enable-libx265 --enable-libxvid --enable-libaom --enable-libopenjpeg --enable-libvpx --enable-mediafoundation --enable-libass --enable-libfreetype --enable-libfribidi --enable-libharfbuzz --enable-libvidstab --enable-libvmaf --enable-libzimg --enable-amf --enable-cuda-llvm --enable-cuvid --enable-ffnvcodec --enable-nvdec --enable-nvenc --enable-dxva2 --enable-d3d11va --enable-libvpl --enable-libgme --enable-libopenmpt --enable-libopencore-amrwb --enable-libmp3lame --enable-libtheora --enable-libvo-amrwbenc --enable-libgsm --enable-libopencore-amrnb --enable-libopus --enable-libspeex --enable-libvorbis --enable-librubberband
  libavutil      58. 29.100 / 58. 29.100
  libavcodec     60. 31.102 / 60. 31.102
  libavformat    60. 16.100 / 60. 16.100
  libavdevice    60.  3.100 / 60.  3.100
  libavfilter     9. 12.100 /  9. 12.100
  libswscale      7.  5.100 /  7.  5.100
  libswresample   4. 12.100 /  4. 12.100
  libpostproc    57.  3.100 / 57.  3.100
Input #0, mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2, from 'output.mp4':
  Metadata:
    major_brand     : isom
    minor_version   : 512
    compatible_brands: isomiso2avc1mp41
    encoder         : Lavf60.16.100
  Duration: 00:07:01.52, start: 0.000000, bitrate: 20144 kb/s
  Stream #0:0[0x1](eng): Video: h264 (High 4:2:2) (avc1 / 0x31637661), yuv422p10le(tv, bt709, progressive), 2048x1080, 20009 kb/s, 25 fps, 25 tbr, 12800 tbn (default)
    Metadata:
      handler_name    : VideoHandler
      vendor_id       : [0][0][0][0]
      encoder         : Lavc60.31.102 libx264
      timecode        : 00:25:37:02
  Stream #0:1[0x2](eng): Audio: aac (LC) (mp4a / 0x6134706D), 48000 Hz, stereo, fltp, 128 kb/s (default)
    Metadata:
      handler_name    : SoundHandler
      vendor_id       : [0][0][0][0]
  Stream #0:2[0x3](eng): Data: none (tmcd / 0x64636D74)
    Metadata:
      handler_name    : TimeCodeHandler
      timecode        : 00:25:37:02
At least one output file must be specified

转换后的视频参数如下：

Video: h264 (High 4:2:2) (avc1 / 0x31637661), yuv422p10le(tv, bt709, progressive), 2048x1080, 20009 kb/s, 25 fps, 25 tbr, 12800 tbn (default)

分辨率为2048×1080，码率20009k，帧率25

4 FFmpeg介绍

FFmpeg项目由 Fabrice Bellard在2000年创立。到目前为止，FFmpeg项目的开发者仍然与VLC、MPV、dav1d、x264等多媒体开源项目有着广泛的重叠。Ffmpeg（FastForward Mpeg）是一款遵循GPL的开源软件，在音视频处理方面表现十分优秀，几乎囊括了现存所有的视音频格式的编码，解码、转码、混合、过滤及播放。作为最受欢迎的视频和图像处理软件，它被来自各行各业的不同公司所广泛使用。同时也是一款跨平台的软件，完美兼容Linux、Windows、Mac OSX等平台。其实它由3大部件组成，号称音视频处理工具三剑客：

Ffmpeg：由命令行组成，用于多媒体格式转换
Ffplay：基于ffmpeg开源代码库libraries做的多媒体播放器
Ffprobe：基于ffmpeg做的多媒体流分析器

Ffmpeg 应该是 FFmpeg 工具集中最核心的利器，支持多种多样的编码器、解码器、封装格式、滤镜功能。FFmpeg框架的基本组成包含AVFormat、AVCodec、AVFilter、AVDevice、AVUtil等模块库，结构图如下：

AVFormat–FFmpeg的封装模块

AVFormat中实现了目前多媒体领域中的绝大多数媒体封装格式，包括封装和解封装，如MP4、FLV、KV、TS等文件封装格式，RTMP、RTSP、MMS、HLS等网络协议封装格式。FFmpeg是否支持某种媒体封装格式，取决于编译时是否包含了该格式的封装库。根据实际需求，可进行媒体封装格式的扩展，增加自己定制的封装格式，即在AVFormat中增加自己的封装处理模块。

AVCodec–FFmpeg的编解码模块

AVCodec中实现了目前多媒体领域绝大多数常用的编解码格式，即支持编码，也支持解码。AVCodec除了支持MPEG4、AAC、MJPEG等自带的媒体编解码格式之外，还支持第三方的编解码器，如H.264（AVC）编码，需要使用x264编码器；H.265（HEVC）编码，需要使用x264编码器；MP3（mp3lame）编码，需要使用libmp3lame编码器。如果希望增加自己的编码格式，或者硬件编解码，则需要在AVCodec中增加相应的编解码模块。

AVFilter–FFmpeg的滤镜模块

AVFilter库提供了一个通用的音频、视频、字幕等滤镜处理框架。在AVFilter中，滤镜框架可以有多个输入和多个输出。

swresample–FFmpeg的音频转换计算模块

swresample模块提供了高级别的音频重采样API。例如允许操作音频采样、音频通道布局转换与布局调整。

swscale–FFmpeg的视频图像转换计算模块

swscale模块提供了高级别的图像转换API，例如它允许进行图像缩放和像素格式转换，常见于将图像从1080p转换成720p或者480p等的缩放，或者将图像数据从YUV420p转换成YUYV，或者YUV转RGB等图像格式转换。

5 FFmpeg常用参数

5.1 能力集列表

-formats：列出支持的文件格式。
-codecs：列出支持的编解码器。
-decoders：列出支持的解码器。
-encoders：列出支持的编码器。
-protocols：列出支持的协议。
-bsfs：列出支持的比特流过滤器。
-filters：列出支持的滤镜。
-pix_fmts：列出支持的图像采样格式。
-sample_fmts：列出支持的声音采样格式。

5.2 常用输入选项

-i filename：指定输入文件名。
-f fmt：强制设定文件格式，需使用能力集列表中的名称（缺省是根据扩展名选择的）。
-ss hh:mm:ss[.xxx]：设定输入文件的起始时间点，启动后将跳转到此时间点然后开始读取数据。

对于输入，以下选项通常是自动识别的，但也可以强制设定。

-c codec：指定解码器，需使用能力集列表中的名称。
-acodec codec：指定声音的解码器，需使用能力集列表中的名称。
-vcodec codec：指定视频的解码器，需使用能力集列表中的名称。
-b:v bitrate：设定视频流的比特率，整数，单位bps。
-r fps：设定视频流的帧率，整数，单位fps。
-s WxH : 设定视频的画面大小。也可以通过挂载画面缩放滤镜实现。
-pix_fmt format：设定视频流的图像格式（如RGB还是YUV）。
-ar sample rate：设定音频流的采样率，整数，单位Hz。
-ab bitrate：设定音频流的比特率，整数，单位bps。
-ac channels：设置音频流的声道数目。

5.3 常用输出选项

-f fmt：强制设定文件格式，需使用能力集列表中的名称（缺省是根据扩展名选择的）。
-c codec：指定编码器，需使用能力集列表中的名称（编码器设定为”copy“表示不进行编解码）。
-acodec codec：指定声音的编码器，需使用能力集列表中的名称（编码器设定为”copy“表示不进行编解码）。
-vcodec codec：指定视频的编码器，需使用能力集列表中的名称（编解码器设定为”copy“表示不进行编解码）。
-r fps：设定视频编码器的帧率，整数，单位fps。
-pix_fmt format：设置视频编码器使用的图像格式（如RGB还是YUV）。
-ar sample rate：设定音频编码器的采样率，整数，单位Hz。
-b bitrate：设定音视频编码器输出的比特率，整数，单位bps。
-ab bitrate：设定音频编码器输出的比特率，整数，单位bps。
-ac channels：设置音频编码器的声道数目。
-an 忽略任何音频流。
-vn 忽略任何视频流。
-t hh:mm:ss[.xxx]：设定输出文件的时间长度。
-to hh:mm:ss[.xxx]：如果没有设定输出文件的时间长度的画可以设定终止时间点。

5.4 ffmpeg流标识

FFMPEG的某些选项可以对一个特定的媒体流起作用，这种情况下需要在选项后面增加一个流标识。流标识允许以下几种格式：

流序号。譬如“:1”表示第二个流。
流类型。譬如“:a“表示音频流，流类型可以和流序号合并使用，譬如“:a:1”表示第二个音频流。
节目。节目和流序号可以合并使用。
流标识。流标识是一个内部标识号。

假如要设定第二个音频流为copy，则需要指定-codec:a:1 copy

5.5 ffmpeg音频选项

-aframes：等价于frames:a，输出选项，用于指定输出的音频帧数目。
-aq：等价于q:a，老版本为qscale:a，用于设定音频质量。
-atag：等价于tag:a，用于设定音频流的标签。
-af：等价于filter:a，用于设定一个声音的后处理过滤链，其参数为一个描述声音后处理链的字符串。

5.6 ffmpeg视频选项

-vframes：等价于frames:v，输出选项，用于指定输出的视频帧数目。
-aspect：设置宽高比，如4:3、16:9、1.3333、1.7777等。
-bits_per_raw_sample：设置每个像素点的比特数。
-vstats：产生video统计信息。
-vf：等价于filter:v，用于设定一个图像的后处理过滤链，其参数为一个描述图像后处理链的字符串。
-vtag：等价于tag:v，用于设定视频流的标签。
-force_fps：强制设定视频帧率。
-force_key_frames：显式控制关键帧的插入，参数为字符串，可以是一个时间戳，也可以是一个 “expr:”前缀的表达式。如“-force_key_frames 0:05:00”、“-force_key_frames expr:gte(t,n_forced*5)”