【FFmpeg】ffmpeg 命令行参数 ⑦ ( 使用 FFmpeg 提取 PCM 音频数据 | PCM 音频格式 | 提取 PCM 音频格式常用参数

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一、使用 FFmpeg 提取 PCM 音频数据

1、PCM 音频格式

PCM 全称 " Pulse Code Modulation " , 脉冲编码调制 , 该音频数据是未经压缩的采样裸数据 , 只有知道该数据的采样率 / 采样位数 / 通道数才能将该音频数据播放出来 ;

PCM 数据是最原始的音频数据 , 音频内容完全无损 , 但是 PCM 数据体积庞大 , 对 PCM 音频数据压缩分为无损压缩和有损压缩 :

无损压缩 : ALAC、APE、FLAC 等格式 ;
有损压缩 : MP3、AAC、OGG、WMA 等格式 ;

将 PCM 数据单纯的添加一个文件头 , 注明该文件的采样率 / 采样数 / 通道数等核心数据 , 就是 WAV 文件 , 该格式的文件体积很大 ;

2、提取 PCM 音频格式常用参数

在提取 PCM 音频格式常用参数时 , 需要设置 PCM 数据的采样率 , 通道数 , 采样位数 ;

设置采样率参数 : 使用 -ar 参数 , 设置采样率 ; 取值 48000 或 44100 ;
设置通道数参数 : 使用 -ac 参数 , 设置 PCM 通道数 ; 取值 1 单声道 , 2 立体声 ;
设置采样位数参数 :
- 使用 -f 参数 , 可取值如下 :
  - s16 / s16p : 有符号 16 位采样 ;
  - s16le : 小端模式有符号 16 位采样 ;
  - s16be : 大端模式有符号 16位采样 ;
  - s32 / s32p / s32le / s32be : 有符号 32 位采样 / 有符号 32 位采样 / 有符号 32 位小端字节序采样 / 有符号 32 位大端字节序采样 ;
- 使用 -sample_fmt参数 , 可取值如下 :
  - s16 / s16p : 有符号 16 位采样 ;
  - s32 / s32p : 有符号 32 位采样 ;
- 使用 -codec:a 参数 , 可取值如下 :
  - pcm_s16le : 小端模式 16 位有符号整数采样 ;
  - pcm_s16be : 大端模式 16 位有符号整数采样 ;
  - pcm_s32le : 小端模式 32 位有符号整数采样 ;
  - pcm_s32be : 大端模式 32 位有符号整数采样 ;

3、提取 PCM 音频数据 - 使用 -f 参数

执行

ffmpeg -i input.mp4 -ar 48000 -ac 2 -f s16le output.pcm

命令 , 从 input.mp4 输入文件中提取 PCM 音频数据到 output.pcm 输出文件 ;

-ar 48000 参数设置输出文件的采样率是 48000 Hz ;
-ac 2 参数设置输出文件是双通道立体声 ;
-f s16le 参数设置输出文件是 16 位小端模式的采样 ;

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执行

ffplay -ar 48000 -ac 2 -f s16le output.pcm

命令 , 播放上述 output.pcm 音频数据 ;

PCM 数据是纯音频裸数据 , 没有该音频的格式信息 , 需要在命令行中额外指定采样率 , 采样位数 , 通道数 , 如果指定错了参数 , 播放出来的就是随机噪音 ;

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4、提取 PCM 音频数据 - 使用 -sample_fmt 参数

执行

ffmpeg -i input.mp4 -ar 48000 -ac 2 -sample_fmt s16 output.wav

命令 , 从 input.mp4 输入文件中提取 PCM 音频数据到 output.pcm 输出文件 ;

-ar 48000 参数设置输出文件的采样率是 48000 Hz ;
-ac 2 参数设置输出文件是双通道立体声 ;
-sample_fmt s16 参数设置输出文件是有符号 16 位的采样 ;

使用 -sample_fmt 参数设置采样位数 , 与 -f 参数设置 , 参数取值不同 ;

同时 , 使用 -sample_fmt 参数设置采样位数的输出文件不能是 PCM 裸数据 , 而是 WAV 封装格式的文件 , WAV 格式的文件就是 PCM 裸数据的基础上增加了一个文件头 , 用于表明该文件的采样率 / 采样位数 / 通道数等音频信息 ;

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执行

ffplay output.wav

命令 , 播放上述提取的 output.wav 音频数据 ;

WAV 格式的文件可以直接使用 ffplay 播放 , 不需要设置采样率 / 采样位数 / 通道数等额外参数 ;

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将上述提取的 WAV 文件与 PCM 文件进行对比 , 发现 WAV 文件只比 PCM 文件多一个文件头 , 其它数据内容基本一致 ;
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5、提取 PCM 音频数据 - 使用 -codec:a 参数

执行

ffmpeg -i input.mp4 -ar 48000 -ac 2 -codec:a pcm_s16le output.wav

命令 , 从 input.mp4 输入文件中提取 PCM 音频数据到 output.pcm 输出文件 ;

-ar 48000 参数设置输出文件的采样率是 48000 Hz ;
-ac 2 参数设置输出文件是双通道立体声 ;
-codec:a pcm_s16le 参数设置输出文件是 16 位小端模式的采样 ;

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由于 WAV 文件自带文件头 , 上述输出文件 , 也可以通过执行

ffplay output.wav

命令 , 进行播放 , 不需要设置 PCM 的播放参数 ;

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二、查询文档方法

1、PCM 采样位数查询

上面播放 PCM 格式的音频文件 , 涉及到了设置 PCM 采样位数 , 可以通过如下的命令进行查询 ;

执行

ffmpeg -muxers | findstr PCM

命令 , 可以获取 PCM 的复用器 ;

-muxers 参数作用是尝试列出 ffmpeg 支持的所有复用器 ;
| 的作用是用作管道符号 , 将一个命令的输出作为另一个命令的输入 ;
findstr PCM 的作用是用于在文本中搜索字符串 " PCM " , findstr 是 Windows 命令提示符中的一个命令其作用是查找字符串 ;

可以在命令行中得到如下结果 , 这是 PCM 音频格式的采样位数可设置的值 ;

D:\004_Operate\ffmpeg>ffmpeg -muxers | findstr PCM
...
  E alaw            PCM A-law
  E f32be           PCM 32-bit floating-point big-endian
  E f32le           PCM 32-bit floating-point little-endian
  E f64be           PCM 64-bit floating-point big-endian
  E f64le           PCM 64-bit floating-point little-endian
  E mulaw           PCM mu-law
  E s16be           PCM signed 16-bit big-endian
  E s16le           PCM signed 16-bit little-endian
  E s24be           PCM signed 24-bit big-endian
  E s24le           PCM signed 24-bit little-endian
  E s32be           PCM signed 32-bit big-endian
  E s32le           PCM signed 32-bit little-endian
  E s8              PCM signed 8-bit
  E u16be           PCM unsigned 16-bit big-endian
  E u16le           PCM unsigned 16-bit little-endian
  E u24be           PCM unsigned 24-bit big-endian
  E u24le           PCM unsigned 24-bit little-endian
  E u32be           PCM unsigned 32-bit big-endian
  E u32le           PCM unsigned 32-bit little-endian
  E u8              PCM unsigned 8-bit
  E vidc            PCM Archimedes VIDC

D:\004_Operate\ffmpeg>

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2、-sample_fmts 参数值查询

执行

ffmpeg -sample_fmts

命令 , 可以查询 -sample_fmts 参数可以设置的值 ;

D:\004_Operate\ffmpeg>ffmpeg -sample_fmts
ffmpeg version n4.4-19-g8d172d9409 Copyright (c) 2000-2021 the FFmpeg developers
  built with gcc 10-win32 (GCC) 20210408
name   depth
u8        8
s16      16
s32      32
flt      32
dbl      64
u8p       8
s16p     16
s32p     32
fltp     32
dblp     64
s64      64
s64p     64

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