音视频八股文（4）--ffmpeg常见命令（3）
17 FFmpeg滤镜
17.1 filter的分类
按照处理数据的类型，通常多媒体的filter分为：
● 音频filter
● 视频filter
● 字幕filter
另一种按照处于编解码器的位置划分：
● prefilters: used before encoding
● intrafilters: used while encoding (and are thus an integral part of a video codec)
● postfilters: used after decoding
FFmpeg中filter分为：
● source filter （只有输出）
● audio filter
● video filter
● Multimedia filter
● sink filter （只有输入）
除了source和sink filter，其他filter都至少有一个输入、至少一个输出。
17.2 视频裁剪
视频过滤器（滤镜）:裁剪
ow的值可以从oh得到，反之亦然，但不能从x和y中得到，因为这些值是在ow和oh之后进行的。x的值可以从y的值中得到，反之亦然。例如，在输入框的左三、中三和右三，我们可以使用命令:
ffmpeg -i input -vf crop=iw/3:ih:0:0 output
ffmpeg -i input -vf crop=iw/3:ih:iw/3:0 output
ffmpeg -i input -vf crop=iw/3:ih:iw/3*2:0 output
练习题：
（1）裁剪100x100的区域，起点为(12,34).
crop=100💯12:34
相同效果:
crop=w=100:h=100:x=12:y=34
（2）裁剪中心区域，大小为100x100
crop=100:100
（3）裁剪中心区域，大小为输入视频的2/3
crop=2/3in_w:2/3in_h
（4）裁剪中心区域的正方形，高度为输入视频的高
crop=out_w=in_h
crop=in_h
（5）裁剪偏移左上角100像素
crop=in_w-100:in_h-100💯100
（6）裁剪掉左右10像素，上下20像素
crop=in_w-210:in_h-220
（7）裁剪右下角区域
crop=in_w/2:in_h/2:in_w/2:in_h/2
17.3 FFmpeg滤镜Filter内置变量
在使用Filter时，经常会用到根据时间轴进行操作的需求，在使用FFmpeg的Filter时可以使用Filter的时间相关的内置变量，下面先来了解一下这些相关的变量，见下表。
17.4 添加水印
17.4.1 文字水印
在视频中增加文字水印需要准备的条件比较多，需要有文字字库处理的相关文件，在编译FFmpeg时需要支持FreeType、FontConfig、iconv，系统中需要有相关的字库，在FFmpeg中增加纯字母水印可以使用drawtext滤镜进行支持，下面就来看一下drawtext的滤镜参数，具体见下表。
举例
（1）将文字的水印加在视频的左上角：
ffplay -i input.mp4 -vf "drawtext=fontsize=100:fontfile=FreeSerif.ttf:text='hello world':x=20:y=20"
将字体的颜色设置为绿色：
ffplay -i input.mp4 -vf "drawtext=fontsize=100:fontfile=FreeSerif.ttf:text='hello world':fontcolor=green"
如果想调整文字水印显示的位置，调整x与y参数的数值即可。
ffplay -i input.mp4 -vf "drawtext=fontsize=100:fontfile=FreeSerif.ttf:text='hello world':fontcolor=green:x=400:y=200"
修改透明度
ffplay -i input.mp4 -vf "drawtext=fontsize=100:fontfile=FreeSerif.ttf:text='hello world':fontcolor=green:x=400:y=200:alpha=0.5"
（2）文字水印还可以增加一个框，然后给框加上背景颜色：
ffplay -i input.mp4 -vf "drawtext=fontsize=100:fontfile=FreeSerif.ttf:text='hello world':fontcolor=green:box=1:boxcolor=yellow"
至此，文字水印的基础功能已经添加完成。
（3）有些时候文字水印希望以本地时间作为水印内容，可以在drawtext滤镜中配合一些特殊用法来完成，在text中显示本地当前时间，格式为年月日时分秒的方式，
ffplay -i input.mp4 -vf "drawtext=fontsize=60:fontfile=FreeSerif.ttf:text='%{localtime\:%Y\-%m\-%d %H-%M-%S}':fontcolor=green:box=1:boxcolor=yellow"
在使用ffmpeg转码存储到文件时需要加上-re，否则时间不对。
ffmpeg -re -i input.mp4 -vf "drawtext=fontsize=60:fontfile=FreeSerif.ttf:text='%{localtime\:%Y\-%m\-%d %H-%M-%S}':fontcolor=green:box=1:boxcolor=yellow" out.mp4
（4）在个别场景中，需要定时显示水印，定时不显示水印，这种方式同样可以配合drawtext滤镜进行处理，使用drawtext与enable配合即可，例如每3秒钟显示一次文字水印：
ffplay -i input.mp4 -vf "drawtext=fontsize=60:fontfile=FreeSerif.ttf:text='test':fontcolor=green:box=1:boxcolor=yellow:enable=lt(mod(t\,3)\,1)"
在使用ffmpeg转码存储到文件时需要加上-re，否则时间不对。
表达式参考：http://www.ffmpeg.org/ffmpeg-utils.html 3 Expression Evaluation
lt(x, y) Return 1 if x is lesser than y, 0 otherwise.
mod(x, y) Compute the remainder of division of x by y.
（5）跑马灯效果
ffplay -i input.mp4 -vf "drawtext=fontsize=100:fontfile=FreeSerif.ttf:text='helloworld':x=mod(100*t\,w):y=abs(sin(t))*h*0.7"
播放视频文件 input.mp4 并在其中添加一段动态文字，按照一定的规则设置它的位置、大小、字体和内容，并在播放时应用此滤镜效果。
这里我们使用了 -i 参数指定输入文件，并使用 -vf 参数指定视频滤镜。具体来说，我们使用 drawtext 滤镜将一段文本 helloworld 添加到视频中，并根据一定的规则设置它的位置、大小、字体和内容。其中，fontsize=100 表示字体大小为 100 pt；fontfile=FreeSerif.ttf 表示使用字体文件 FreeSerif.ttf；x=mod(100t,w) 表示 x 坐标随时间变化，每秒钟移动 100 个像素，当超出屏幕宽度时自动循环；而 y=abs(sin(t))h*0.7 则表示 y 坐标随时间变化，根据正弦函数周期性地上下浮动，并占据整个屏幕高度的 70%。最后，我们使用 text='helloworld' 参数表示要显示的文本内容为 helloworld。最终输出结果由 ffplay 进行播放。
需要注意的是，在应用滤镜效果时可能会消耗大量计算资源和时间，因此应该根据具体需求谨慎调整。同时，对于文字内容、位置、大小和字体等参数，应该选择适合的设置，以达到最佳的效果。
修改字体透明度，修改字体颜色
ffplay -i input.mp4 -vf "drawtext=fontsize=40:fontfile=FreeSerif.ttf:text='liaoqingfu':x=mod(50*t\,w):y=abs(sin(t))*h*0.7:alpha=0.5:fontcolor=white:enable=lt(mod(t\,3)\,1)"
播放视频文件 input.mp4 并在其中的一定时间范围内添加一段动态文字，按照一定的规则设置它的位置、大小、颜色和透明度，并在播放时应用此滤镜效果。
这里我们使用了 -i 参数指定输入文件，并使用 -vf 参数指定视频滤镜。具体来说，我们使用 drawtext 滤镜将一段文本 liaoqingfu 添加到视频中，并根据一定的规则设置它的位置、大小、颜色和透明度。其中，fontsize=40 表示字体大小为 40 pt；fontfile=FreeSerif.ttf 表示使用字体文件 FreeSerif.ttf；x=mod(50t,w) 表示 x 坐标随时间变化，每秒钟移动 50 个像素，当超出屏幕宽度时自动循环；而 y=abs(sin(t))h*0.7 则表示 y 坐标随时间变化，根据正弦函数周期性地上下浮动，并占据整个屏幕高度的 70%；alpha=0.5 表示文本的透明度为 50%；fontcolor=white 表示字体颜色为白色。最后，我们使用 enable=lt(mod(t,3),1) 参数表示在指定的时间范围内（这里是每 3 秒的第一秒）显示文本。最终输出结果由 ffplay 进行播放。
需要注意的是，在应用滤镜效果时可能会消耗大量计算资源和时间，因此应该根据具体需求谨慎调整。同时，对于文字内容、位置、大小、颜色和透明度等参数，应该选择适合的设置，以达到最佳的效果。
17.4.2 图片水印
FFmpeg除了可以向视频添加文字水印之外，还可以向视频添加图片水印、视频跑马灯等，本节将重点介绍如何为视频添加图片水印；为视频添加图片水印可以使用movie滤镜，下面就来熟悉一下movie滤镜的参数，如下表所示。
ffmpeg -i input.mp4 -vf "movie=logo.png[watermark];[in][watermark]overlay=x=10:y=10[out]" output.mp4
Ø 原始视频文件路径：input.mp4
Ø 水印图片路径：logo.png
Ø 水印位置：(x,y)=(10,10)<=(left,top)距离左侧、顶部各10像素；
Ø 输出文件路径：output.mp4
overlay过滤器
描述：前景窗口(第二输入)覆盖在背景窗口(第一输入)的指定位置。
语法：overlay[=x:y[[:rgb={0, 1}]]
参数 x 和 y 是可选的，默认为 0。
参数 rgb 参数也是可选的，其值为 0 或 1，默认为 0。
参数说明：
x 从左上角的水平坐标，默认值为 0
y 从左上角的垂直坐标，默认值为 0
rgb 值为 0 表示输入颜色空间不改变，默认为 0；值为 1 表示将输入的颜色空间设置为 RGB
在FFmpeg中加入图片水印有两种方式，一种是通过movie指定水印文件路径，另外一种方式是通过filter读取输入文件的流并指定为水印，这里重点介绍如何读取movie图片文件作为水印。
（1）图片logo.png将会打入到input.mp4视频中，显示在x坐标50、y坐标20的位置
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=logo.png[logo];[in][logo]overlay=50:10[out]"
由于logo.png图片的背景色是白色，所以显示起来比较生硬，如果水印图片是透明背景的，效果会更好，下面找一张透明背景色的图片试一下：
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=logo2.png[watermark];[in][watermark]overlay=50:10[out]"
播放视频文件 input.mp4 并将图片文件 logo2.png 设为叠加层，将其与原始视频合成，并在播放时应用此滤镜效果。
这里我们使用了 -i 参数指定输入文件，并使用 -vf 参数指定视频滤镜。具体来说，我们首先使用 movie=logo2.png 将图片文件 logo2.png 加载到内存中，并将其命名为 watermark；然后，我们使用 [in][watermark]overlay=50:10[out] 将原始视频流和 watermark 输出结果进行叠加，并设置叠加的位置为 (x=50,y=10)，使水印显示在视频的左上角偏右侧。最后，我们使用 [out] 表示输出结果，并将其传递至 ffplay 进行播放。
需要注意的是，在应用滤镜效果时可能会消耗大量计算资源和时间，因此应该根据具体需求谨慎调整。同时，对于图片文件和叠加规则，应该选择适合的参数设置，以达到最佳的叠加效果。
（2）显示位置
播放视频文件 input.mp4 并将图片文件 logo.png 设为叠加层，分别按照一定的规则将其与原始视频合成，并在播放时应用此滤镜效果：
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=logo.png[watermark];[in][watermark]overlay=10:10[out]"
这里我们使用了 -i 参数指定输入文件，并使用 -vf 参数指定视频滤镜。具体来说，我们首先使用 movie=logo.png 将图片文件 logo.png 加载到内存中，并将其命名为 watermark；然后，我们使用 [in][watermark]overlay=10:10[out] 将原始视频流和 watermark 输出结果进行叠加，并设置叠加的位置为左上角 (x=10,y=10)。最后，我们使用 [out] 表示输出结果，并将其传递至 ffplay 进行播放。
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=logo.png[watermark];[in][watermark]overlay=main_w-overlay_w-10:10[out]"
在上面的命令基础上，我们将叠加位置改为右上角 (x=main_w-overlay_w-10,y=10)，使水印显示在视频的右上方。
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=logo.png[watermark];[in][watermark]overlay=10:main_h-overlay_h-10[out]"
在上面的命令基础上，我们将叠加位置改为左下角 (x=10,y=main_h-overlay_h-10)，使水印显示在视频的左下方。
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=logo.png[watermark];[in][watermark]overlay=main_w-overlay_w-10:main_h-overlay_h-10[out]"
在上面的命令基础上，我们将叠加位置改为右下角 (x=main_w-overlay_w-10,y=main_h-overlay_h-10)，使水印显示在视频的右下方。
需要注意的是，在应用滤镜效果时可能会消耗大量计算资源和时间，因此应该根据具体需求谨慎调整。同时，对于图片文件和叠加规则，应该选择适合的参数设置，以达到最佳的叠加效果。
（3）跑马灯效果
播放视频文件 input.mp4 并将图片文件 logo.png 设为叠加层，根据一定的规则将其与原始视频合成，并在播放时应用此滤镜效果：
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=logo.png[watermark];[in][watermark]overlay=x=mod(50*t\,main_w):y=abs(sin(t))*h*0.7[out]"
这里我们使用了 -i 参数指定输入文件，并使用 -vf 参数指定视频滤镜。具体来说，我们首先使用 movie=logo.png 将图片文件 logo.png 加载到内存中，并将其命名为 watermark；然后，我们使用 [in][watermark]overlay=x=mod(50*t\,main_w):y=abs(sin(t))*h*0.7[out] 将原始视频流和 watermark 输出结果进行叠加，并根据一定的规则设置叠加位置和大小。其中，mod(50*t\,main_w) 表示 x 坐标随时间变化，每秒钟移动 50 个像素，当超出屏幕宽度时自动循环；而 abs(sin(t))*h*0.7 则表示 y 坐标随时间变化，根据正弦函数周期性地上下浮动，并占据整个屏幕高度的 70%。最后，我们使用 [out] 表示输出结果，并将其传递至 ffplay 进行播放。
需要注意的是，在应用滤镜效果时可能会消耗大量计算资源和时间，因此应该根据具体需求谨慎调整。同时，对于图片文件和叠加规则，应该选择适合的参数设置，以达到最佳的叠加效果。
17.4.3 FFmpeg生成画中画
在使用FFmpeg处理流媒体文件时，有时需要使用画中画的效果。在FFmpeg中，可以通过overlay将多个视频流、多个多媒体采集设备、多个视频文件合并到一个界面中，生成画中画的效果。在前面的滤镜使用中，以至于以后的滤镜使用中，与视频操作相关的处理，大多数都会与overlay滤镜配合使用，尤其是用在图层处理与合并场景中，下面就来了解一下overlay的参数，具体见下表。
从参数列表中可以看到，主要参数并不多，但实际上在overlay滤镜使用中，还有很多组合的参数可以使用，可以使用一些内部变量，例如overlay图层的宽、高、坐标等。
（1）显示画中画效果
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=sub_320x240.mp4[sub];[in][sub]overlay=x=20:y=20:shortest =1[out]"
播放视频文件 input.mp4 并将另一个视频文件 sub_320x240.mp4 设为叠加层，然后根据一定的规则将其与原始视频合成，并在播放时应用此滤镜效果：
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=sub_320x240.mp4[sub];[in][sub]overlay=x=20:y=20[out]"
这里我们使用了 -i 参数指定输入文件，并使用 -vf 参数指定视频滤镜。具体来说，我们首先使用 movie=sub_320x240.mp4 将视频文件 sub_320x240.mp4 加载到内存中，并将其命名为 sub；然后，我们使用 [in][sub]overlay=x=20:y=20[out] 表示将原始视频流和 sub 输出结果进行叠加，并设置叠加的位置为 (x=20,y=20)，将输出结果命名为 out。最后，我们使用 [out] 表示输出结果，并将其传递至 ffplay 进行播放。
在上面的命令基础上，我们添加了 eof_action=1 参数：当叠加层结束时，将停止处理，保持静止画面。可以使用这种方式避免出现不必要的错误提示。
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=sub_320x240.mp4[sub];[in][sub]overlay=x=20:y=20:eof_action=1[out]"
- 在上面的命令基础上，我们添加了
shortest=1参数：当输入流中的某一个结束时，滤镜将停止处理。可以使用这种方式确保视频流和音频流播放时间相等。
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=sub_320x240.mp4[sub];[in][sub]overlay=x=20:y=20:shortest =1[out]"
需要注意的是，对于不同的视频文件和叠加规则，应该选择适合的参数设置，以达到最佳的叠加效果。
17.4.4 缩放子画面尺寸
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=sub_320x240.mp4,scale=640x480[sub];[in][sub]overlay=x=20:y=20[out]"
播放视频文件 input.mp4，并将另一个视频文件 sub_320x240.mp4 设为叠加层，先将其缩放为 640x480，再根据一定的规则将其与原始视频合成，并在播放时应用此滤镜效果。
这里我们使用了 -i 参数指定输入文件，并使用 -vf 参数指定视频滤镜。具体来说，我们首先使用 movie=sub_320x240.mp4 将视频文件 sub_320x240.mp4 加载到内存中，并将其命名为 sub，然后使用 scale=640x480 将其缩放为 640x480；接下来，我们使用 [in][sub]overlay=x=20:y=20[out] 表示将原始视频流和 sub 输出结果进行叠加，并设置叠加的位置为左上角 (x=20,y=20)，将输出结果命名为 out。最后，我们使用 [out] 表示输出结果，并将其传递至 ffplay 进行播放。需要注意的是，在应用滤镜效果时可能会消耗大量计算资源和时间，因此应该根据具体需求谨慎调整。
（2）跑马灯
ffplay -i input.mp4 -vf "movie=sub_320x240.mp4[test];[in][test]overlay= x=mod(50*t\,main_w):y=abs(sin(t))*main_h*0.7[out]"
播放视频文件 input.mp4，并将另一个视频文件 sub_320x240.mp4 设为叠加层，根据一定的规则将其与原始视频合成，并在播放时应用此滤镜效果。
这里我们使用了 -i 参数指定输入文件，并使用 -vf 参数指定视频滤镜。具体来说，我们首先使用 movie=sub_320x240.mp4 将视频文件 sub_320x240.mp4 加载到内存中，并将其命名为 overlay；然后，我们对输入文件使用 [in] 表示原始视频流，并将 overlay 输出结果命名为 overlay；接下来，我们使用 overlay=x=mod(50t,main_w):y=abs(sin(t))main_h*0.7 将 overlay 与原始视频流进行叠加，并按照一定的规则设置叠加的位置和大小；最后，我们使用 [out] 表示输出结果，并将其传递至 ffplay 进行播放。需要注意的是，在应用滤镜效果时可能会消耗大量计算资源和时间，因此应该根据具体需求谨慎调整。
17.4.5 FFmpeg视频多宫格处理
视频除了画中画显示，还有一种场景为以多宫格的方式呈现出来，除了可以输入视频文件，还可以输入视频流、采集设备等。从前文中可以看出进行视频图像处理时，overlay滤镜为关键画布，可以通过FFmpeg建立一个画布，也可以使用默认的画布。如果想以多宫格的方式展现，则可以自己建立一个足够大的画布，下面就来看一下多宫格展示的例子：
ffmpeg -i 1.mp4 -i 2.mp4 -i 3.mp4 -i 4.mp4 -filter_complex "nullsrc=size=640x480[base];[0:v] setpts=PTS-STARTPTS,scale=320x240[upperleft];[1:v]setpts=PTS-STARTPTS,scale=320x240[upperright];[2:v]setpts=PTS-STARTPTS, scale=320x240[lowerleft];[3:v]setpts=PTS-STARTPTS,scale=320x240[lowerright];[base][upperleft]overlay=shortest=1[tmp1];[tmp1][upperright]overlay=shortest=1:x=320[tmp2];[tmp2][lowerleft]overlay=shortest=1:y=240[tmp3];[tmp3][lowerright]overlay=shortest=1:x=320:y=240" out.mp4
1.2.3.4.mp4为文件路径，out.MP4为输出文件路径，通过nullsrc创建overlay画布，画布大小640:480,
使用[0:v][1:v][2:v][3:v]将输入的4个视频流去除，分别进行缩放处理，然后基于nullsrc生成的画布进行视频平铺，命令中自定义upperleft,upperright,lowerleft,lowerright进行不同位置平铺。
只叠加左上右上的命令：
ffmpeg -i 1.mp4 -i 2.mp4 -i 3.mp4 -i 4.mp4 -filter_complex "nullsrc=size=640x480[base];[0:v]setpts=PTS-STARTPTS,scale=320x240[upperleft];[1:v]setpts=PTS-STARTPTS,scale=320x240[upperright];[base][upperleft]overlay=shortest=1[tmp1];[tmp1][upperright]overlay=shortest=1:x=320" out2.mp4
将四个 MP4 文件 1.mp4、2.mp4、3.mp4 和 4.mp4 按照一定的规则合并，并将合并后的视频数据保存为 MP4 文件 out2.mp4。
这里我们使用了 -i 参数指定输入文件，并使用 -filter_complex 参数指定复杂滤镜图形。具体来说，我们首先使用 [0:v]setpts=PTS-STARTPTS,scale=320x240[upperleft] 对第一个输入文件进行处理，将其时间基准设置为起始时间点，并将分辨率缩放为 320x240，并将输出结果命名为 upperleft；然后，我们对第二个输入文件使用同样的方式进行处理，将分辨率缩放为 320x240 并命名为 upperright；对于第三个和第四个输入文件，我们也使用相同的方式进行处理，分别将其缩放为 320x240 并命名为 lowerleft 和 lowerright。接下来，我们使用 [upperleft][upperright]hstack[toprow] 将 upperleft 和 upperright 两个输出结果水平堆叠，并将输出结果命名为 toprow；然后，我们使用 [lowerleft][lowerright]hstack[bottomrow] 将 lowerleft 和 lowerright 两个输出结果水平堆叠，并将输出结果命名为 bottomrow；最后，我们使用 [toprow][bottomrow]vstack 将 toprow 和 bottomrow 两个输出结果垂直堆叠，得到最终的合并视频。
