FFmpeg入门详解——音视频原理及应用

近年来，随着5G网络技术的迅猛发展，音视频的应用越来越普及，音视频流媒体方面的开发岗位也非常多；然而，市面上很难找到一本通俗易懂、系统完整地讲解音视频的入门书。网络上的知识虽然不少，但是太散乱，不适合读者入门。

众所周知，音视频知识非常复杂，入门很难。很多程序员想从事音视频开发，但始终糊里糊涂，不得入门。笔者刚毕业时，在这方面也是零基础，经过多年的艰苦努力，才终于有了一些收获。借此机会，整理成专业书籍，希望给读者带来帮助，少走弯路。
FFmpeg发展迅猛，功能强大，命令行也很简单、很实用，但是有一个现象： 即便使用命令行做出了一些特效，但依然不容易理解原理，不知道具体的参数代表什么含义。音视频与流媒体是一门很复杂的技术，涉及的概念、原理、理论非常多，很多初学者不学习基础理论，而是直接做项目、看源码，但往往在看到C/C  的代码时一头雾水，不知道代码到底是什么意思。这是为什么呢？因为没有学习音视频和流媒体的基础理论，就像学习英语，不学习基本单词，而是天天听英语新闻，总也听不懂，所以一定要认真学习基础理论，然后学习播放器、转码器、流媒体直播、视频监控等。

本书的主要内容
第1章介绍编程之美与内功修为，根据笔者20年来的心得体会，给出学习路径和方法。
第2章介绍音视频基础知识，讲解音视频、多媒体、数字电视和短视频等概念。
第3章介绍音视频开发常用工具，包括VLC、MediaInfo、Elecard、FFmpeg等。
第4章讲解音频基础知识，包括音频基础概念和音频编解码等。 
第5章讲解视频基础知识，包括视频基础概念、封装原理和编解码原理等。 
第6章介绍音视频压缩编码概念，讲解压缩编码基础知识、帧内与帧间编码等。
第7章介绍音视频编解码原理与标准，包括音视频编码技术、原理、标准等。
第8章介绍音视频编解码技术与流程，包括编解码技术的实现方法，如运动估计和运动补偿等。
第9章介绍H.264编解码知识，包括入门知识、编解码基础和码流结构分析等。
第10章介绍AAC编解码知识，包括基本概念、编码特点和码流结构等。
第11章介绍H.265编解码知识，包括基础知识、码流结构以及与H.264的区别等。

阅读建议
本书是一本适合读者入门的音视频和编解码读物，既有通俗易懂的基本概念，又有丰富的案例和原理分析，图文并茂，知识体系非常完善。对音视频和编解码的基本概念和原理进行了详细分析，对重要的概念进行了具体阐述，非常适合初学者。即使读者没有任何相关背景知识，在学习本书的过程中也不会感觉吃力。
本书内容分3部分。
部分（第1~5章），介绍音视频的基本概念和音视频常用的开发工具。
第二部分（第6~8章），介绍音视频编解码的基本概念和原理。
第三部分（第9~11章），介绍几个常用的编解码，包括H.264、H.265、AAC。
建议读者在学习的过程中，循序渐进，不要跳跃选择书中内容阅读。本书的知识体系是笔者精心设计的，由浅入深，层层深入，对于抽象且复杂的概念和原理，笔者尽量通过图文并茂的方式进行讲解。

致谢
首先感谢清华大学出版社责任编辑赵佳霓老师给笔者提出了许多宝贵的建议，以及推动了本书的出版。
感谢笔者的家人,特别感谢笔者的宝贝女儿和妻子,在笔者写作的过程中大宝贝很乖,妻子承担了所有的家务,非常辛苦。
感谢笔者的学员,在笔者悲观无助时,群里的学员经常给笔者很大的鼓励,并提出很多宝贵意见。他们是一帮充满活力的年轻人,有想法,非常勤奋,很有担当。
由于时间仓促,书中难免存在不妥之处,请读者见谅并希望提出宝贵意见。
梅会东2022年4月

本书系统讲解了音视频和编解码的基础理论知识，包括H.264、H.265、AAC等常用编解码的入门知识。本书为FFmpeg音视频流媒体系列丛书的部。 全书共分为11章：系统讲解了声频基础知识、视频基础知识、音视频常用工具的使用、编解码基础知识、H.264、H.265、AAC等基础知识。 书中包含大量的示例，图文并茂，争取让一个纯读者读者真正入门，从此开启音视频编程的大门。本书知识体系比较完整，非常适合没有任何音视频基础的读者。讲解过程由浅入深，让你在不知不觉中学到了音视频和编解码的知识。 本书可作为音视频和编解码初学者的入门书籍，也可作为高年级本科生和研究生的学习参考书籍。

本书系统讲解了音视频和编解码的基础理论知识，包括H.264、H.265、AAC等常用编解码的入门知识。本书为FFmpeg音视频流媒体系列丛书的第一部。 全书共分为11章：系统讲解了声频基础知识、视频基础知识、音视频常用工具的使用、编解码基础知识、H.264、H.265、AAC等基础知识。 书中包含大量的示例，图文并茂，争取让一个纯读者读者真正入门，从此开启音视频编程的大门。本书知识体系比较完整，非常适合没有任何音视频基础的读者。讲解过程由浅入深，让你在不知不觉中学到了音视频和编解码的知识。 本书可作为音视频和编解码初学者的入门书籍，也可作为高年级本科生和研究生的学习参考书籍。

梅会东，一个在音视频领域摸爬滚打20年的老程序员、培训师、作者，精通多种IT技术。参与设计和开发了多个音视频项目，包括播放器、视频服务器、全套直播系统等。精通多个音视频开源库项目，包括FFmpeg、Live555、SRS、Darwin、Nginx、WebRTC、ZLMediaKit等。 目前专注于音视频流媒体的教育传播事业，为多家大型国企单位培训音视频专业知识。

第1章编程之美与内功修为

1.1编程修行之路

1.2选好发展方向

1.3从小白到大牛的炼钢之路

第2章音视频入门

2.1音视频入门引言

2.1.15G 将推动音视频行业高度融合发展

2.1.2音视频产业将迎来新的商机

2.1.3未来音视频产业发展的新转变

2.1.4自学音视频的困惑

2.2音视频基础概念

2.2.1视频

2.2.2音频

2.2.3音视频编码

2.2.4音视频容器

2.3多媒体基础概念

2.3.1媒体

2.3.2多媒体

2.3.3多媒体技术

2.3.4多媒体的应用领域

2.4数字电视基础概念

2.4.1数字电视简介

2.4.2数字电视的发展历程

2.4.3数字电视的基本原理

2.4.4数字电视的分类

2.4.5数字电视的优点

2.4.6数字电视的相关技术

2.5短视频基础概念

2.5.1短视频的简介

2.5.2短视频的特点

2.5.3短视频带货

第3章音视频开发常用工具

3.1VLC播放器简介

3.1.1VLC播放器

3.1.2VLC的功能列表

3.1.3VLC播放网络串流

3.1.4VLC作为流媒体服务器

3.2MediaInfo简介

3.2.1MediaInfo

3.2.2MediaInfo使用方法

3.2.3MediaInfo参数说明

3.3FlvAnalyser简介

3.3.1FLV简介

3.3.2FlvAnalyser

3.4Elecard Stream Analyzer码流分析工具

3.4.1简介

3.4.2功能列表

3.5FFmpeg简介

3.5.1FFmpeg

3.5.2FFmpeg命令行

3.5.3FFmpeg开发包

第4章音频基础

4.1音频基础概念

4.1.1声音和音频

4.1.2数字音频

4.1.3音频采集

4.1.4音频处理

4.1.5音频使用场景及应用

4.1.6音频格式

4.1.7混音技术

4.1.8音频重采样

4.2音频编码原理

4.2.1音频压缩

4.2.2音频编码

4.2.3音频编码基本手段

4.2.4音频编码算法

4.3音频深度学习

4.3.1音频深度学习的简介

4.3.2十大音频处理任务

第5章视频基础

5.1视频基础概念

5.1.1图像与像素 

5.1.2色彩空间

5.1.3数字视频

5.1.4视频的基础概念

5.1.5视频格式

5.2音视频封装

5.2.1数据封装和解封装

5.2.2音视频的封装

5.2.3封装格式

5.3视频压缩编码

5.3.1视频编码基础知识

5.3.2视频压缩

5.3.3视频编码原理

5.3.4视频编码的关键技术

5.3.5视频编解码流程

5.4视频播放原理

5.4.1视频播放器简介

5.4.2FFmpeg播放架构与原理

5.4.3VLC播放原理

5.4.4现代播放器架构

5.5视频转码原理

5.5.1视频转码

5.5.2非线性编辑 

5.6短视频技术

第6章音视频压缩编码基础

6.1音视频压缩编码

6.2压缩编码技术分类

6.2.1无损压缩

6.2.2有损压缩

6.3压缩编码关键技术

6.3.1预测编码

6.3.2变换

6.3.3量化

6.3.4熵编码

6.4帧内编码与帧间编码

6.4.1帧内编码

6.4.2帧间编码

6.4.3运动矢量

6.4.4运动补偿

6.4.5双向预测

6.5GOP与DTS/PTS

6.5.1I/P/B/IDR帧

6.5.2GOP详细讲解

6.5.3DTS和PTS详细讲解

第7章音视频编解码原理与标准

7.1视频编码原理

7.2视频采集原理

7.3音频编码原理

7.4视频编码标准

7.4.1ITU/ISO/JVT

7.4.2MPEGx系列

7.4.3H.26x系列

第8章音视频编解码技术与流程

8.1视频编码简介

8.2视频编码流程

8.3I/P/B帧技术详细讲解

8.3.1I/P/B帧编解码技术

8.3.2I/P/B帧的特点

8.3.3I/P/B帧的基本流程

8.3.4帧内与帧间编码

8.3.5帧内编码流程

8.3.6块与宏块

8.4运动估计和运动补偿

8.5音频编码技术与流程

8.5.1MPEG1音频编码

8.5.2MPEG2音频编码

8.5.3MPEG4音频编码

8.5.4AC3音频编码

第9章H.264编解码基础

9.1H.264快速入门

9.1.1视频压缩编码的基本技术

9.1.2H.264的句法元素

9.1.3VCL与NAL

9.1.4档次与级别

9.1.5X264与JM

9.2H.264编解码原理与实现

9.2.1H.264编解码简介

9.2.2H.264编解码流程

9.2.3H.264的帧内预测编码

9.2.4H.264的帧间预测编码

9.3H.264码流结构

9.3.1H.264分层结构

9.3.2H.264码流结构

9.3.3H.264的NAL Unit

第10章AAC编解码基础

10.1AAC编码概述

10.2AAC音频文件格式

第11章H.265编解码基础

11.1H.265编解码概述

11.2H.265码流简介

11.2.1HEVC Profiles/Levels/Tier

11.2.2HEVC的分层结构

11.3H.265与H.264的区别与优势

参考文献

本书系统讲解了音视频和编解码的基础理论知识，包括H.264、H.265、AAC等常用编解码的入门知识。本书为FFmpeg音视频流媒体系列丛书的部。 全书共分为11章：系统讲解了声频基础知识、视频基础知识、音视频常用工具的使用、编解码基础知识、H.264、H.265、AAC等基础知识。 书中包含大量的示例，图文并茂，争取让一个纯读者读者真正入门，从此开启音视频编程的大门。本书知识体系比较完整，非常适合没有任何音视频基础的读者。讲解过程由浅入深，让你在不知不觉中学到了音视频和编解码的知识。 本书可作为音视频和编解码初学者的入门书籍，也可作为高年级本科生和研究生的学习参考书籍。

梅会东，一个在音视频领域摸爬滚打20年的老程序员、培训师、作者，精通多种IT技术。参与设计和开发了多个音视频项目，包括播放器、视频服务器、全套直播系统等。精通多个音视频开源库项目，包括FFmpeg、Live555、SRS、Darwin、Nginx、WebRTC、ZLMediaKit等。 目前专注于音视频流媒体的教育传播事业，为多家大型国企单位培训音视频专业知识。