音频特效滤镜 via FFmpeg Filter

最新推荐文章于 2025-10-14 12:32:44 发布

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#音频特效 #音频滤镜 #FFmpeg #filter #filter graph

本文详细介绍FFmpeg的音频特效滤镜使用方法，包括filtergraph的构建、源滤镜和sink滤镜的创建，以及如何封装av_filter_base类简化滤镜应用。涵盖常见音效技术如回声、变调等实现。

音频特效滤镜 via FFmpeg Filter

音频特效定义
FFmpeg filter
FFmpeg filter graph
- Filter graph 的语法
av_filter_base 类
结语
其他框架的滤镜

音频特效定义

音效或声效（Sound effects 或 Audio effects）是人工制造或加强的声音，用来增强对电影、电子游戏、音乐或其他媒体的艺术或其他内容的声音处理。

常见的音效技术有：回声、合唱、均衡（EQ）、过滤、变调、移相、压缩 / 拉伸、3D、调制和共鸣等等。

FFmpeg filter

FFmpeg 中的 libavfilter 提供了一整套的基于 filter 的机制。Filter 本身是一个插件的形式，可以快速的组装出需要的效果。
比如下面的 filter，可以实现音频的回声效果。

ffplay.exe sample.mp3 -af aecho=0.8:0.9:1000:0.3

FFmpeg 中 filter 分为：

source filter （只有输出）
audio filter
video filter
multimedia filter
sink filter （只有输入）

这里演示了一些非常精美的 filter。

FFmpeg filter graph

FFmpeg 将 filtergraph 分为 simple filtergraph 和 complex filtergraph。

Simple filtergraph 通常只有一个输入和输出，FFmpeg 命令行中使用 -vf、-af 识别，基本原理图如下：
Complex filtergraph 通常是具有多个输入输出文件，并有多条执行路径，FFmpeg 命令行中使用 -lavfi、-filter_complex 识别，基本原理图如下：

Filter graph 的语法

FFmpeg 中 filter 包含三个层次，filter → filterchain → filtergraph。

Filter 是 libavfilter 提供的基础单元。在同一个 filterchain 中的 filter 使用逗号分隔，在不同 filterchain 中的 filter 使用分号隔开，比如下面的例子：

ffmpeg -i INPUT -vf "split [main][tmp]; [tmp] crop=iw:ih/2:0:0, vflip [flip]; [main][flip] overlay=0:H/2" OUTPUT

Filtergraph 将输入流分成两个流，其中一个通过 crop filter 和 vflip filter，然后通过 overlay filter 将这个流和原始输入流合成一个流输出。如果 filter 需要输入参数，多个参数使用冒号分割。
demo filter graph
这里 crop、vflip 处于同一个 filterchain，split、overlay 位于另一个 filterchain。二者通过命名的 label 实现连接（中括号中的即是 label 的名字）。在上例中 split filter 有两个输出，依次命名为 [main] 和 [tmp]；[tmp] 作为 crop filter 的输入，之后通过 vflip filter 输出 [flip]；overlay 的输入是 [main] 和 [flilp]。

av_filter_base 类

用 FFmpeg 的 filter 开发时主要区别就是把不同的 filter description string 传到 filtergraph 中，然后设定 sink 端 prefer 的参数，其他部分几乎是一样的，所以我把 filter 的使用封装成了一个 av_filter_base 类：

typedef int (*pf_filter_callback)(AVFrame *frame);

class av_filter_base
{
   
   
public:
    av_filter_base();
    virtual ~av_filter_base();
    int init(AVCodecContext *dec_ctx, AVRational stream_time_base, const char *filters_descr);
    int do_filter(AVFrame* in_frame, pf_filter_callback callback_proc);
    int do_filter(AVFrame* in_frame, std::queue<AVFrame*>& out_frames);
    void finalize();
    
protected:
    virtual int init_opts(); // to override this function in sub class
    
private:
    int audio_filter_init_begin(AVCodecContext *dec_ctx, AVRational stream_time_base);
    int video_filter_init_begin(AVCodecContext *dec_ctx, AVRational stream_time_base);
    int filter_init_end(const char *filters_descr