n行Python代码系列：三行程序实现从视频截取子窗内容输出

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一、引言

最近看到好几篇类似“n行Python代码…”的博文，看起来还挺不错，简洁、实用，传播了知识、带来了阅读量，撩动了老猿的心，决定跟风一把，推一个“n行Python代码系列”文章。

今天写个截取视频窗口的子窗口视频输出的三行代码的极简实现。更多“n行Python代码系列”文章请参考免费专栏《https://blog.csdn.net/laoyuanpython/category_10858655.html n行Python代码系列》。

二、功能要求

老猿在抖音上下载了短视频《爱拼才会赢》，其播放画面中，上部和下部有部分固定不变的画面，如图：
在这里插入图片描述
希望去掉，只保留蓝色框范围内的子窗口对应视频内容。

三、实现

实现以上需求，只需要如下三行代码就可以：

from  moviepy.editor import *

clipVideo = VideoFileClip(r"F:\video\WinBasedWorkHard_src.mp4")
clipVideo.crop(0, 278, 540, 580).write_videofile (r"F:\video\WinBasedWorkHard_crop.mp4")

第一条导入moviepy库，第二条读入源视频文件，第三条将源视频文件中指定范围的子窗口视频内容输出到保存文件。

保存文件的播放视频画面截图：
在这里插入图片描述

四、背景知识

4.1、moviepy介绍

MoviePy是一个用于视频编辑的Python模块，可用于进行视频的基本操作（如剪切、连接、标题插入）、视频合成（也称非线性编辑）、视频处理或创建高级效果。

它可以读写最常见的视频格式，包括GIF。MoviePy能处理的视频是ffmpeg格式的，老猿理解支持的文件类型至少包括：*.mp4 *.wmv *.rm *.avi *.flv *.webm *.wav *rmvb 。

MoviePy使用ffmpeg读取、导出视频和音频文件，使用ImageMagick生成文本和输出GIF文件。Python的快速数字库Numpy保证了不同媒体的处理。高级效果和增强使用了Python的许多图像处理库（PIL、Scikit-image、scipy等）。

moviepy的核心对象是剪辑（clips），包括AudioClips 和VideoClips。它们可以修改（剪切、减速、变暗…）或与剪辑混合以形成新剪辑，可以使用PyGame或IPython Notebook预览，并可以输出到对应类型的文件（如MP4、GIF、 MP3等）。例如，VideoClips可以从视频文件、图像、文本或自定义动画创建。VideoClips可以有一个音频轨道（这是一个AudioClip）和一个mask（一个特殊的VideoClip，指示当剪辑与其他剪辑混合时要隐藏哪些部分）。

4.2、moviepy安装

MoviePy安装非常简单，使用pip安装时，请将站点指向国内的镜像站点，否则下载很慢或者下载不下来，老猿使用清华的镜像，指令是：
pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple moviepy

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注意：

1、moviepy全小写，安装时会自动安装相关依赖包；
2、建议安装最新的版本1.0.3，因为1.0.2中有个比较大的bug，请见《在Python中使用moviepy进行视频剪辑时输出文件报错 ‘NoneType’ object has no attribute 'stdout’问题》；
3、如果没有安装最新版本，可以执行版本升级，指令：
pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple moviepy --upgrade

关于Moviepy更多的介绍，请参考老猿的免费专栏《https://blog.csdn.net/laoyuanpython/category_9991887.html PyQt+moviepy音视频剪辑实战》。

4.3、相关函数

上述代码涉及到的相关函数包括VideoFileClip、crop和write_videofile 。

4.3.1、VideoFileClip

VideoFileClip实际上是一个类，其构造方法如下：

__init__(self, filename, has_mask=False,
                 audio=True, audio_buffersize=200000,
                 target_resolution=None, resize_algorithm='bicubic',
                 audio_fps=44100, audio_nbytes=2, verbose=False,
                 fps_source='tbr')

参数说明：

filename：视频文件名，可以带路径
has_mask：是否有遮罩，如果视频文件带遮罩，则设置has_mask为True。视频文件一般很少带遮罩，但有些视频编码支持遮罩功能。例如如果moviepy合成了一个带遮罩的剪辑，则可以使用《moviepy音视频剪辑：视频剪辑基类VideoClip的属性及方法详解》介绍的VideoClip.write_videofile将剪辑和遮罩、音频信息一起保存到视频文件中
audio：如果视频文件不带音频或者不希望加载视频文件的音频，可以将audio参数设置为False
audio_buffersize：音频文件读取缓冲区大小，字节为单位，一般用缺省值足够，如果audio_buffersize比一个音频帧的大小还要小，会自动使用音频帧的大小代替
target_resolution：设置为加载后需要变换到的分辨率，类型为列表或元组，第一个元素为分辨率的高，第二个为宽，如果高或宽有一个为None，则保持现有纵横比调整帧的大小。如果保持原分辨率不变，则不需要设置本参数或设置为None。如果设置了新的分辨率，则在调用ffmpeg 返回视频剪辑的帧之前会按新的分辨率调整帧的大小。这比使用转换为高分辨率流然后再调整分辨率会快很多
resize_algorithm：要改变加载后的视频分辨率，可以通过resize_algorithm指定调整分辨率的算法，缺省值为 “bicubic”，还可以是 “bilinear” 、"fast_bilinear"等。关于算法的更多信息请参考：https://ffmpeg.org/ffmpeg-scaler.html
audio_fps：声音的采样频率
audio_nbytes：声音采样的位数
verbose：是否在标准输出设备上显示处理信息
fps_source：从视频的元数据metadata哪个数据中获取fps值，默认设置为’tbr’，但可以设置为’fps’，这可能有助于导入慢动作视频，否则可能会出意外。

4.3.2、crop函数

crop函数从剪辑中获取一个矩形区域的剪辑内容作为新的剪辑。

调用语法：
crop( clip, x1=None, y1=None, x2=None, y2=None, width=None, height=None, x_center=None, y_center=None)

参数：
x1、y1：代表矩形区域左上角坐标
x2、y2：代表矩形区域右下角坐标
width、height：是宽度和高度
x_center、y_center：表示x1的坐标为x_center-width/2，x2的坐标为x_center+width/2，y_center类似处理
数据计算逻辑

下面以横坐标系数据为例来说明矩形位置坐标（单位：像素）的计算逻辑：

横坐标系数据 x1、x2、width只要出现任意2个就能算出另外1个：

x_center如果出现，则可以计算出x1和x2
如果 x1、x2、width只出现1个或者都未出现，则x1、x2其中未出现的则取原剪辑的左上角或右下角的横坐标，因此单独出现width没有意义

以上计算过程是有顺序的，只有前面的不满足才会执行后面的。纵坐标系数据同样如此。

4.3.3 write_videofile方法

write_videofile方法用于将视频剪辑输出到文件，调用语法如下：

write_videofile(self, filename, fps=None, codec=None,
                        bitrate=None, audio=True, audio_fps=44100,
                        preset="medium",
                        audio_nbytes=4, audio_codec=None,
                        audio_bitrate=None, audio_bufsize=2000,
                        temp_audiofile=None,
                        rewrite_audio=True, remove_temp=True,
                        write_logfile=False, verbose=True,
                        threads=None, ffmpeg_params=None,
                        logger='bar')

参数说明如下：

filename：视频文件名，只要是ffmpeg支持的视频文件如 .ogv, .mp4, .mpeg, .avi, .mov等都可以
fps：帧率，每秒编码的帧数
codec：用于图像编码的编解码器，可以是ffmpeg支持的任何编解码器。如果文件名的扩展名为“.mp4”、“.ogv”、“.webm”，则会相应地设置编解码器，但如果不喜欢默认值，则仍可以进行设置。对于其他扩展名，必须相应地设置输出文件名。一些常用的编解码器如下：
√. ‘libx264’：视频压缩效果好的一款编解码器，MP4的缺省编解码器，视频质量通过bitrate参数调节
√. ‘mpeg4’：一种可选的MP4编解码器，可以替代’libx264’，可以获得更好的视频质量
√.‘rawvideo’：完美的视频质量，但文件会巨大，对应视频文件为’.avi’
√. ‘png’：完美的视频质量，对应视频文件为’.avi’，但文件大小比’rawvideo’小
√. ‘libvorbis’：是一种完全开放、免费的编解码器，有不错的视频格式，但是要不广，对应视频文件为’.ogv’
√. ‘libvpx’：一种很适合在HTML5中使用的网络视频轻量级编开源解码器，对应视频文件为’.webm’
bitrate：输出视频的比特率，也即码率BPS（Bits Per Second）,指每秒传送的数据位数
audio：可以为True、False或文件名，如果True且剪辑附加了音频，则音频将作为视频的音频保存，如果为False则不保存音频，如果为音频文件名则将此音频文件将作为视频的音频
audio_fps：声音的采样频率
preset：设置FFMPEG用于优化压缩的时间。字符串类型，可选值有：ultrafast、superfast、veryfast、faster、fast、medium、slow、slower、veryslow、 placebo。请注意，这不会影响视频的质量，只影响视频文件的大小。所以如果赶时间而文件大小不是很重要可以设置为ultrafast
audio_nbytes：音频的采用的位数，对应基于字节为单位就是声道数；
audio_codec：音频解码器，例如’.mp3’的’libmp3lame’、‘ogg’的’libvorbis’、 ‘m4a’的’libfdk_aac’、 ‘pcm_s16le’ 16位声音和’pcm_s32le’的32位声音。默认值为“libmp3lame”，除非视频扩展名为“ogv”或“webm”，在这2种情况下，默认值为“libvorbis”。
audio_bitrate：音频比特率，字符串形式，如“50k”、“500k”、“3000k”，用于将确定输出文件中音频的大小/质量。请注意，这主要是一个指示性目标，输出文件的比特率不一定会按此设置。
audio_bufsize：音频缓冲区大小
temp_audiofile：如果输出由音频，则该参数用于指定要生成并合并到电影中的临时音频文件的名称，如果没有指定则用缺省模式的临时文件名
rewrite_audio：这个参数目前没有作用，估计是为了兼容以前的版本
remove_temp：是否删除临时文件
write_logfile：如果为True，将为音频和视频输出记录日志文件。日志文件将以“.log”结尾，包含输出文件的名称
verbose：已经废弃使用，留下来是为了兼容性，以前用于打开/关闭消息。现在使用logger=None。
threads：用于ffmpeg的线程数，可以加快多核计算机上视频输出的速度
ffmpeg_params：需额外传递的其他ffmpeg参数，用列表传递，形如：[’-option1’，‘value1’，’-option2’，‘value2’]
logger：字符串类型，"bar"表示进度条、None 表示不设置、或任何程序日志记录器的名字

五、小结

本文介绍了使用Python+Moviepy三行代码实现截取MP4视频部分子窗口对应内容输出到视频文件的实现方法，通过这种方法可以截取视频的中间矩形窗内对应视频输出，从而可以剔除视频四周的一些无用信息。这种方法使用了Moviepy的视频对象的操作函数VideoFileClip、crop和write_videofile，具体语法在本文中也进行了介绍。

更多相关moviepy知识的介绍请参考《https://blog.csdn.net/LaoYuanPython/article/details/108184832 Python音视频剪辑库MoviePy1.0.3中文教程导览及可执行工具下载》的导览式介绍。

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