09｜如何使用 FFmpeg 与 Handbrake 做转码？
刘歧
讲述：刘歧大小：10.70M时长：11:43
你好，我是刘歧。
学到这里，不知道你有没有发现一个事情：从开始到现在，我们讲得最多的就是 FFmpeg 的命令行工具和参数，很少讲到界面操作。其实在做视频转码时，大多数人除了经常用 FFmpeg 之外，还会用一些免费的带界面的转码工具，这节课我除了会教你如何使用 FFmpeg 转码之外，还会给你介绍一个非常好用的本地化转码工具 Handbrake。
如何使用 FFmpeg 转码？
在我们专栏开篇的基础部分，我给你讲过音视频相关的图像色彩、编解码、封装（Mux）与解封装（Demux）的基本原理。第 7 节课，我又给你讲了如何高效地使用 FFmpeg 帮助信息和文档。在前面这些内容的基础上，我们来学以致用，讲一讲怎么用 FFmpeg 转码。
首先我们需要确定我们在转码的时候输出文件的应用场景。假如你是希望传到快手这样的内容发布平台，那么我们是需要转换成平台要求的转码规格的。既然要转码，就需要先看一下自己电脑系统的环境是否支持这一操作，比如使用 CPU 做转码，电脑会不会变得很慢，如果电脑上有 GPU，使用 GPU 转码的话，CPU 理所当然地会空出来，这样就不会影响我们继续使用电脑做其他的事情了。
我们先来了解一下怎么使用 CPU 做转码。
用 CPU 转码
使用 CPU 转码的话，通常是用 CPU 解码，然后用 libx264、libx265、librav1e 之类的编码器编码，也叫软编码。当然也有人用 OpenH264 或者其他自己定制的编码器，因为编码参数大多数是与编码的参考标准对应的，通用的或者常见的编码参数在 libx264、libx265、librav1e 里面相差无几，所以这里为了简洁一点，我使用 FFmpeg 与 libx264 来做软编码。我们先来回顾一下转码的基本操作流程。
首先是读取文件后解析文件，然后对文件进行解封装，也就是 demux。将解封装后的音视频流数据进行解码，得到原始数据，也就是我们第 1 节课讲的 YUV 数据或者 PCM 数据，然后用我们设置的目标编码对应的编码器进行编码，编码后的数据写入音频流或者视频流里，封装音频流或者视频流，写入文件里。
使用命令行 ffmpeg -h encoder=libx264 查看一下参数内容。
从帮助信息中可以看到，libx264 编码支持的图像色彩格式主要包括 yuv420p、yuvj420p、yuv422p、yuvj422p、yuv444p、yuvj444p、nv12、nv16、nv21、yuv420p10le、yuv422p10le、yuv444p10le、nv20le、gray、gray10le，我们通常统一编码成 yuv420p 即可。如果确定播放器可以支持 HDR 的话，也可以考虑用 yuv420p10le。但是如果想要在 Web 浏览器上正常播放出来的话，yuv420p 是最稳定的格式。
为了解决设置编码参数时参数太多、太琐碎的问题，libx264 提供了预置模板 preset，在 FFmpeg 里默认用的是 medium 模板，也就是平衡画质与编码速度的最优选择。除了 medium，还可以按照帮助信息里面的提示，通过使用 x264 --fullhelp 查看 x264 的其他 preset，例如还有 ultrafast、superfast、veryfast、faster、fast、slow、slower、veryslow、placebo。
除了 preset 模板，还有调优类型的模板 tune，包括 film、animation、grain、stillimage、psnr、ssim、fastdecode、zerolatency 等不同的模版。
不同的模板支持的参数也略有差别，比如视频编码想做画面延迟低的直播流的话，可以考虑设置 tune 为 zerolatency。因为 zerolatency 模板里已经包含了低延迟编码的参数。
其中宏块树是一种视频编码结构，在编码时它可以增加 slice 处理的层数，降低视频编码的码率，但是复杂度会略有提升，所以耗时也会增加一些。你可以结合极客时间上视频编码及帧内预测相关的课程来理解，这里我就不展开说了。
slice 的的意思是将一帧图像切成多个切片，然后将多个片放到多个线程里处理，从而达到并发处理的的目的。因为 lookahead 是 0，不需要提前预存多个帧做缓存，也没有双向参考帧 B 帧，不需要预读多个帧做缓存，所以最大限度地降低了帧缓存引起的画面延迟。
除了以上两类模板，在给视频转码做转码的时候，有时也会被要求转成恒定码率的视频流，也就是我们常说的 CBR，这个 CBR 可以通过参数 nal-hrd cbr 来设置，但是实际的码率不一定能够控制得很好，所以通常会搭配 FFmpeg 的 maxrate、minrate 与 bufsize 来精确地控制码率，一般 bufsize 控制比 maxrate 小大概 1/3 ~ 1/2 即可，达到的效果如图所示：
如果使用当前 FFmpeg 里面的 libx264 参数无法达到要求，但用 x264 没问题的话，我们就可以通过 FFmpeg 预留的 x264opts 来设置更多 x264 的参数，例如设置 x264 为 OpenGOP 模式，就需要使用参数 -x264opts “open-gop=1”，来达到使用 OpenGOP 的编码模式的目的。
在同画质下，使用 OpenGOP 比 CloseGOP 码率更低一些，但是也可能会引入一些不稳定因素，例如视频切片的时候找不到关键帧，这一点需要我们注意。
说了这么多，接下来我们实际操练一下，使用 FFmpeg 命令行来做转码。
你先下载一个《大雄兔》或者《钢铁之泪》的电影，这两部电影是开放版权的，在互联网上能够搜到对应的视频文件，自己测试的时候可以随便用。先输入命令行：
命令行执行后，输出的内容是这样的：
从输出的内容中可以看到，编码的帧类型里只有 I 帧和 P 帧，设置的 CBR 模式已经生效，你也可以尝试把输入文件改成直播推流。
但是需要注意的是，设置视频编码流为 CloseGOP，关键帧间隔的 -g 设置成 fps 的一半即可，fps 需要使用参数 -r:v 来设置，例如设置 -r:v 为 30，就是 30 fps，那么 -g 可以设置为 15，也就是每隔 15 帧会有一个关键帧，这样可以达到 0.5 秒钟一个关键帧。当然，实际上这么做会很浪费带宽，常规的秀场直播设置 2~5 秒钟一个关键帧就可以了。
如果我们平时用 CPU 转码的话，对 CPU 的消耗会比较高，转码的时候电脑做其他事情会比较慢，一般电脑上有 GPU 的话直接选择用 GPU 转码，这样可以节省一些 CPU 计算资源。
用 GPU 转码
用 GPU 转码之前，你需要先确认一下自己当前电脑里的 GPU 是否可以做转码，然后安装对应的音视频编解码环境（GPU 相关的驱动、软件、开发库等）。
FFmpeg 支持的硬件加速方案，按照各 OS 厂商、Chip 厂商特定方案，还有行业联盟定义的标准来分的话，大致可以分成 3 类：
操作系统：包括 Windows、Linux、macOS /iOS、Android 等。
Chip 厂商的特定方案：包括 Intel、AMD、Nvidia 等。
行业标准或事实标准：包括 OpenMAX 和 OpenCL、Vulkan、OpenGL 还有 cuda 等。
这只是一个粗略的分类，很多时候，这几者之间纵横交错，联系密切，之间的关系并非像列出的这般泾渭分明。
下面就是 Windows 环境下，在 AMD、Intel、Nvidia 的 GPU 上用 dxva2 和 d3d11va 来解码，再使用厂商提供的编码器编码的例子。
AMD AMF
Intel QSV
Nvidia NVENC
比如我自己本机是苹果电脑，那么我使用 videotoolbox 做转码就可以。
讲到这里，我们一直在用命令做转码，还要记好多参数，有没有一种更简单的方式来实现转码呢？当然有，接下来我们看一下带界面的转码工具——Handbrake。
使用 Handbrake 转码
我们打开 Handbrake 之后，先选择一个我们想要转码的视频文件，然后就会顺利打开 Handbrake 的界面。
设置基础能力部分有很多预置模板，点“预设”的话，我们可以把参数调整为适配最终输出的格式。
不用预设的参数也可以自己定义，例如自己定制输出尺寸、滤镜以及视频编码参数，也有对应的使用 FFmpeg 做转码时相关参数的设置项。
如果选择使用 x264 编码的话，也有预设模板和调优模板。
由于是界面操作并且已经汉化，所以比较容易上手，你可以自己下载一个试试看，Handbrake 设置还有更多黑科技，你可以在使用过程中慢慢挖掘。
小结
最后，我们总结一下这节课的内容吧！
给视频做转码时，我们最常用的工具就是 FFmpeg，使用 FFmpeg 转码的时候，我们既可以选择使用软编码做转码，也可以使用硬编码做转码。
具体使用哪一种需要你根据自己的使用场景来决定，如果是 CPU 特别富裕的话，使用软编码是一个不错的选择。因为软编码对画质相关调优的参数自主可控性更高一些，硬编码因硬件设计比较固定，所以有些时候画质调优方面比较受限，例如对不同视频应用场景的高清低码率相关的调优，使用硬转码效果会比软转码差一些。同时因可控性受限，硬转码的码率普遍会比软转码的视频码率高。
除了使用 FFmpeg 来做软硬转码之外，我们还可以借助 Handbrake 这个界面工具，里面的参数设置我们可以使用它给出的模版，也可以自己根据需要去定义。
思考题
结合前面讲过的知识，你可以自己分析一下 x264 的编码参数，按照这样的参数输出视频编码。
每秒钟 30fps 的 720p 的视频。
2 秒钟一个关键帧（GOP）。
每两个 P 帧（包括 I 帧）之间两个 B 帧。
欢迎在评论区留下你的答案，也欢迎你把这节课分享给需要的朋友。我们下节课再见！
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本文介绍了使用FFmpeg和Handbrake进行视频转码的方法，以及在不同操作系统和GPU上使用硬件加速进行转码的示例。文章详细介绍了使用FFmpeg进行转码的步骤，包括确定输出文件的应用场景、了解电脑系统环境对转码的影响以及如何使用CPU进行转码。此外，还介绍了不同GPU厂商的硬件加速方案和对应的转码命令示例。另外，文章还介绍了使用带界面的转码工具Handbrake进行转码的方法，包括设置预置模板和自定义参数。总的来说，本文内容涵盖了视频转码的基本原理和实际操作，对读者进行了技术指导和实用建议。文章内容丰富，适合对视频转码感兴趣的读者阅读学习。
2022-08-12给文章提建议
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大土豆PC和手机还不太一样，PC的音视频硬件是集成在GPU中的，而手机就不一样了，是分开的。手机上职责还挺清楚的，CPU解封装，音视频专用器件硬解码，再给GPU进行渲染和图像处理（OpenGL部分）作者回复: 其实原理一样 都是cpu解封装，gpu卡里面解码模块和计算、推理模块分开的，手机是在板子上分开的。gpu是pci卡里面设计了显存，手机的话通常是dma搬运数据或者内存映射
2022-08-12归属地：北京3
peter请教老师几个问题： Q1：需要安装libx264吗？ 文中有这样一句“使用命令行 ffmpeg -h encoder=libx264 查看”。 执行命令： ffmpeg -h encoder=libx264 输出：Codec 'libx264' is not recognized by FFmpeg. 提示没有libx264。 用这个命令：ffmpeg -encoders | grep H.264 输出：V..... h264_v4l2m2m 请问：“h264_v4l2m2m”和libx264是什么关系？需要安装libx264吗？（需要的话，怎么安装？） Q2: 转码用CPU还GPU，是由谁决定的？ 是用户在ffmpeg的命令里指定吗？ 还是由ffmeg自动决定？ Q3：“转码”是把一个视频文件的编码从原来的编码方式转换为另外一种编码方式，比如，原来是A编码，转换为B编码。 对吗？ Q4:：本文讲的是视频转码，请问有音频转码吗？作者回复: 1. 需要安装,他俩没关系，你应该是Linux，还是安装个libx264,然后重新编译ffmpeg吧 ./configure --enable-libx264 2. 通常我们最好还是自己指定，ffmpeg内部的话会通过codec_desc里面顺序来有限采用先遍历到的，不过我建议还是自己指定一下，比如vcodec h264_nvenc 3. 正常理解是这样的，不过有的也是编码A到编码A，但是是做了一下画面缩放，或者pixfmt转换，一般来说转码是一个编码到另一个编码，经历了解码，原始数据处理，编码的这个过程 4. 音频转码你可以考虑参考视频转码和之前讲过的知识自己探索一下，直接跟你说的话，课程就没有意义了
2022-08-12归属地：北京1
xueerfei007老师您好，我最近在使用ffmpeg编码工业相机sdk提供的raw帧数据。目前编码后，视频的时间与原始视频流对不上，编码长度比录制时长多了一倍。猜测可能与pts/dts的设置有关。这个需要如何设置，或者有什么方法定位到问题的具体原因？作者回复: 你说的时间是指duration吧？是不是可以确认一下帧数一样，或最好在摄像机前放一个秒表做帧的唯一性，可计数的对比验证一下，否则还是挺难排查的
2023-08-05归属地：浙江2
Wonderfulpeng老师的课非常精彩，看了这节课我想请教的问题如下： 针对，“设置视频编码流为 CloseGOP，关键帧间隔的 -g 设置成 fps 的一半即可，fps 需要使用参数 -r:v 来设置，例如设置 -r:v 为 30，就是 30 fps”，那想问下： 1、OPENGOP如何设置呢？ 2、网上说H265编码GOP只是OPENGOP，是否正确？ 3、GOP设置对于视频编码压缩的影响？哪里能参考到相关最好的说明？作者回复: 1. x264的话应该是有open-gop 参数可以设置是否opengop 2. x265可以设置no-open-gop和open-gop 3. opengop与否会有一定的码率影响，例如会否在I帧上面插IDR信息等，参考帧不一定是I了
2022-10-30归属地：北京
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学习打卡2023-12-27归属地：浙江
jcy尝试回答一下思考题： ffmpeg -i input.mkv -x264opts "bframes=2:b-adapt=0" -r:v 30 -g 60 -sc_threshold 0 -vf "scale=1280:720" output.mkv2022-09-02归属地：北京
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