《Python 视频格式转换全攻略》

《Python 视频格式转换全攻略》

一、引言

在当今数字化时代，视频已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。无论是用于娱乐、教育、商业还是其他领域，视频都扮演着重要的角色。而在实际应用中，我们常常会遇到视频格式不兼容的问题，这就使得视频格式转换变得至关重要。
例如，在娱乐方面，我们可能需要将从不同渠道下载的视频转换为我们的设备所支持的格式，以便更好地观看。在教育领域，教师可能需要将教学视频转换为特定的格式，以便在课堂上播放或上传到在线教学平台。在商业领域，企业可能需要将宣传视频转换为不同的格式，以适应不同的媒体渠道和平台。
总之，视频格式转换在日常生活和工作中具有重要的意义。而 Python 作为一种强大的编程语言，为我们提供了一种高效、便捷的方式来进行视频格式转换。接下来，我们将深入探讨使用 Python 进行视频格式转换的方法和技巧。

二、Python 视频格式转换的常用库

1. moviepy 库安装方法。示例代码将视频文件转换为另一种格式。

MoviePy 是一个用于视频编辑的强大 Python 库，它提供了丰富的功能来处理视频格式转换等任务。以下是 moviepy 库的安装方法：
首先，由于 MoviePy 某些功能要用到 requests，所以安装 MoviePy 需要两行命令。
pip install MoviePy
pip install requests
安装完后，可以使用pip list查看已安装的库，必须包括一系列依赖库，如certifi、chardet等。安装完成 MoviePy 之后，它第一次运行时，还会为电脑安装 ffmpeg 这个软件到C:\Users\用户名\AppData\Local\imageio\ffmpeg\ffmpeg-win32-v3.2.4.exe。具体步骤如下：先随便写个用到 MoviePy 的代码，比如读取某个视频文件，并且原样输出这个文件到new.mp4，相当于复制了一下。

from moviepy.editor import *
video = VideoFileClip("你的某个视频文件.mp4")
result = CompositeVideoClip()
result.write_videofile("new.mp4")

安装 ImageMagick：某些函数还需要用到这个叫 ImageMagick 的软件。如果不安装它会提示错误。我们需要自己下载，在官网http://www.imagemagick.org/script/download.php可以根据不同的操作系统来下载，Windows 在最下面。下载好后，选择自己喜欢的位置安装，无需配置环境变量。
配置 ImageMagick：安装了还不够，还要让 MoviePy 能够找到它的位置。进入到你的 python 根目录，打开 MoviePy 的配置环境变量的文件：\Python36\Lib\site-packages\moviepy\config_defaults.py。把原来的IMAGEMAGICK_BINARY注释掉，改成你安装的目录对应的路径，比如：IMAGEMAGICK_BINARY = r"E:\Software\ImageMagick-7.0.7-Q16\magick.exe"。现在，再次运行上面的程序，就成功了。至此，MoviePy 安装和配置都完成了。

2. pydub 库用于提取视频中的音频部分。示例代码展示如何提取音频并保存为 MP3 格式。

要从视频中提取音频并保存为 MP3 格式，可以使用 pydub 库。首先，需要在命令行窗口中执行以下命令安装 pydub：
pip install pydub
安装完成后，在 Python 脚本中就可以使用 pydub 库了。以下是提取音频并保存为 MP3 格式的代码示例：

from pydub import AudioSegment
import os

# 设置当前工作目录
os.chdir("D:/video_folder")

# 定义 mp4 文件路径和名称
mp4_file = "test.mp4"

# 读入 mp4 文件
audio = AudioSegment.from_file(mp4_file, format="mp4")

# 将音频保存为 mp3 文件
audio.export("test.mp3", format="mp3")

或者也可以参考以下代码，使用glob模块批量处理视频文件：

import os
import glob
from pydub import AudioSegment

video_dir = '/home/johndoe/downloaded_videos/'  # 你保存有视频的文件夹路径
extension_list = ('*.mp4', '*.flv')

os.chdir(video_dir)
for extension in extension_list:
    for video in glob.glob(extension):
        mp3_filename = os.path.splitext(os.path.basename(video))[0] + '.mp3'
        AudioSegment.from_file(video).export(mp3_filename, format='mp3')

3. opencv-python 库介绍其在视频处理中的作用。示例代码将 AVI 格式视频转换成 MP4 格式。

opencv-python 是一个广泛使用的计算机视觉库，它在视频处理中也发挥着重要作用。以下是安装方法：
pip install opencv-python
以下是将 AVI 格式视频转换成 MP4 格式的示例代码：

import cv2

# 加载视频文件
video = cv2.VideoCapture("input.avi")

# 创建视频编解码器
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*"mp4v")

# 获取视频的宽度和高度
width = int(video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
height = int(video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))

# 创建输出视频文件
output = cv2.VideoWriter("output.mp4", fourcc, 30.0, (width, height))

# 逐帧读取并写入输出视频文件
while True:
    ret, frame = video.read()
    if not ret:
        break
    output.write(frame)

# 释放资源
video.release()
output.release()
cv2.destroyAllWindows()

或者也可以参考以下代码，将.avi 视频逐帧保存并转存为.mp4：
import cv2
import os

# avi 视频位置\\保存的图片位置\\输出视频的名称，按照自己的路径修改
avi_path = r'E:\\2_3.avi'
img_path = r'E:\\video'
out_name = 'out.mp4'

# 定义 avi 转 img 函数
def avi2img(avi_path, img_path):
    cap = cv2.VideoCapture(avi_path)
    # 读入一个视频，打开 cap
    fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)  # 获取视频的帧频
    isOpened = cap.isOpened  # 判断是否打开
    width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))  # 获取宽度
    height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))  # 获取高度
    n = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT))  # 获取总帧数
    i = 0
    # 进入循环
    while (isOpened):
        # 循环达到帧总数时退出
        if i == n:
            break
        # 否则继续
        else:
            i += 1
        (flag, frame) = cap.read()  # 读取每一帧，一张图像 flag 表明是否读取成果 frame 内容
        fileName = img_path + '\\image' + str(i).zfill(4) + '.jpg'  # 要保存图片的名称
        # flag 表示是否成功读图
        if flag == True:
            # cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY 控制质量
            cv2.imwrite(fileName, frame, [cv2.IMWRITE_JPEG_QUALITY, 100])  # 写入图片

# 定义图片转视频函数
def img2mp4(img_path, out_name):
    img = cv2.imread(img_path + '\\image0001.jpg')  # 读取第一张图片
    fps = 25
    imgInfo = img.shape
    size = (imgInfo[1], imgInfo[0])  # 获取图片宽高度信息
    fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*"XVID")  # 视频写入编码器
    videoWrite = cv2.VideoWriter(out_name, fourcc, fps, size)  # 根据图片的大小，创建写入对象(文件名，支持的编码器，帧频，视频大小(图片大小))
    files = os.listdir(img_path)  # 获取文件夹下图片
    out_num = len(files)  # 图片个数
    for i, name in enumerate(files):
        fileName = img_path + '\\' + name  # 读取所有图片的路径
        img = cv2.imread(fileName)  # 写入图片
        videoWrite.write(img)  # 将图片写入所创建的视频对象
    videoWrite.release()  # 释放内存，非常重要！！！

avi2img(avi_path, img_path)
img2mp4(img_path, out_name)

三、使用 FFmpeg 进行视频格式转换

1. FFmpeg 的安装介绍通过 conda 和 pip 安装的方法。若安装报错的解决方案。

FFmpeg 是一款强大的多媒体处理工具，可以用于视频格式转换等多种任务。以下是通过 conda 和 pip 安装 FFmpeg 的方法：

(一)、通过 conda 安装 FFmpeg

首先，如果尚未安装 Conda，可以根据以下步骤进行安装：
下载 Anaconda 或 Miniconda：
Anaconda：包含了大量的预安装包，适合需要丰富库的用户。
Miniconda：轻量级的版本，只包含 Conda，适合希望自定义环境的用户。
安装：参考 Anaconda 安装文档或 Miniconda 安装文档完成安装。
创建一个新的 Conda 环境可以帮助管理项目依赖，避免与其他项目产生冲突。可以使用以下命令创建新环境：
conda create –name myenv
替换 myenv 为你希望给环境起的名字。
激活环境：
conda activate myenv
当你看到命令行前面有 (myenv) 这样的标识时，表示你已经成功激活了该环境。
在激活的环境中，使用以下命令安装 FFmpeg：
conda install -c conda-forge ffmpeg
这里的 -c conda-forge 是指从 conda-forge 这个社区渠道安装 FFmpeg，它包含了许多用户贡献的包。

(二)、通过 pip 安装 FFmpeg

首先，我们需要确保你的电脑上安装了 Python 及其包管理工具 pip。你可以通过在命令行中输入以下命令来检查是否已安装：
python –version
如果成功，会显示你的 Python 版本。如果还没有安装，可以前往 Python 官方网站安装。安装完成后，pip 通常会自动安装。你可以使用以下命令来确认 pip 是否安装成功：
pip –version
在命令行中，你可以使用以下命令来安装 ffmpeg-python 库（通常用于在 Python 中调用 FFmpeg）：
pip install ffmpeg-python
如果你需要安装特定版本，可以使用以下命令，假设我们要安装版本 0.2.0：
pip install ffmpeg-python==0.2.0

(三)、安装报错的解决方案

服务器上安装 ffmpeg 后报错及解决方案
问题描述：实习的时候要求复现从视频中提取 3D 骨架的论文，其中一篇源码中要用到 ffmpeg 来对视频进行预处理。安装完 ffmpeg 之后导入 ffmpeg 的时候出错，出错信息提示为：libavdevice.so.58: cannot open shared object file: No such file or directory。
解决方案：经过一番查找资料，找了很多方法，其中有一些方法没有解决问题，费了大半天的劲儿才解决了这个问题。首先回忆一下安装 ffmpeg 过程中需要编译，编译指令为：./configure –enable-shared –prefix=/monchickey/ffmpeg；make；make install。经过漫长的编译过程后，导入 ffmpeg 的时候会提示无法打开 libavdevice.so.58。这是因为 lib 路径没有加到系统库中，而系统 ld 目录列表在 /etc/ld.so.conf 中。在命令行中输入：vim /etc/ld.so.conf.d/ffmpeg.conf 或者 vi /etc/ld.so.conf.d/ffmpeg.conf，按 i 进入编辑模式，在最后一行添加 lib 路径：/monchickey/ffmpeg/lib，按 esc:wq 保存修改并退出；然后执行 ldconfig 使配置生效。
MAC 安装 ffmpeg 失败解决方案
大多数情况下 mac 用户安装 ffmpeg 失败或者安装之后不能使用，是因为没有配置环境变量，无论是使用 homebrew 安装还是从官网下载直接安装。正常情况下，第一次安装都要配置环境变量。mac 系统完整安装 ffmpeg 步骤如下：
从官网下载 ffmpeg 文件，下载地址：https://ffmpeg.org/download.html，网站不太容易进去，多试几次。下载软件建议使用手机热点，用 Wi-Fi 下载速度非常非常慢。
解压压缩包，创建文件夹，拷贝 ffmpeg 软件进去。
双击运行软件，下面开始配置环境变量：重新打开终端。
第一步创建 zshrc，在终端里输入 touch.zshrc 回车。
第二步打开 zshrc，在终端里输入 open -e.zshrc 回车。
第三步在环境文件夹里输入 # FFmpeg，export PATH=$PATH:/Users/shilei/Desktop/ffmpeg/ffmpeg（/Users/shilei/Desktop/ffmpeg/ffmpeg 这个是 ffmpeg 软件存放的位置），source.zshrc刷新环境，command+s保存。注意：ffmpeg 文件夹位置有变动时，要更新一下 .zshrc 环境文件夹里边 ffmpeg 的位置地址。（嫌 ffmpeg 文件夹放桌面比较别扭，可以把文件夹剪切到应用程序文件夹里，剪切完，在环境 .zshrc 更新一下 ffmpeg 位置就行了）。现在环境变量就配置完成，ffmpeg 已经可以使用了。
如何解决 ffmpeg 安装报错 ERROR: You have requested merging
问题描述：错误信息为 ERROR: You have requested merging of multiple formats but ffmpeg is not installed. Aborting due to –abort-on-error。
问题分析：此错误提示表示你的系统缺少 ffmpeg，导致无法完成格式合并等操作。这通常发生在 Python 中调用视频处理库（如 moviepy 或 pydub）时，或直接使用 ffmpeg 命令行工具进行多媒体处理时。
解决方案：安装 ffmpeg 并将其添加到系统的 PATH 中，使系统可以识别并调用它。
macOS 系统：在 macOS 上，推荐使用 Homebrew 来安装 ffmpeg。步骤：brew install ffmpeg。完成后，运行以下命令确认安装：ffmpeg -version。若能输出版本信息，则说明安装成功。
Ubuntu/Debian 系统：在 Ubuntu 或 Debian 系统中，使用 APT 来安装 ffmpeg。步骤：sudo apt update；sudo apt install ffmpeg。安装完成后，输入以下命令验证：ffmpeg -version。如果显示版本号，说明安装成功！
Windows 系统：在 Windows 上，我们需要手动下载安装包并设置系统环境变量。步骤：前往 ffmpeg 官网，选择适合 Windows 的版本并下载。将下载的 .zip 文件解压到一个合适的位置（例如 C:\ffmpeg）。打开 “系统属性”->“高级系统设置”->“环境变量”，找到 PATH 变量并添加 ffmpeg 的解压路径（如 C:\ffmpeg\bin）。打开命令提示符，输入以下命令以验证安装：ffmpeg -version。如果看到版本信息，说明已成功配置好。

2. 代码示例展示使用 FFmpeg 进行视频格式转换的 Python 脚本。详细解释脚本中各部分的作用。

以下是使用 FFmpeg 进行视频格式转换的 Python 脚本示例：

import subprocess

def convert_video(input_file, output_file):
    cmd = ["ffmpeg", "-i", input_file, output_file]
    subprocess.run(cmd)

在这个脚本中：
import subprocess 导入了 Python 的子进程模块，用于在 Python 中运行外部命令。
def convert_video(input_file, output_file): 定义了一个名为 convert_video 的函数，接受输入视频文件路径 input_file 和输出视频文件路径 output_file 作为参数。
cmd = [“ffmpeg”, “-i”, input_file, output_file] 创建了一个命令列表，其中 ffmpeg 是要执行的命令，-i 表示输入文件，后面跟着输入文件路径和输出文件路径。
subprocess.run(cmd) 运行了这个命令列表，使用 FFmpeg 进行视频格式转换。
使用这个函数可以像这样调用：
convert_video(“input.mp4”, “output.avi”)

这将把 input.mp4 转换为 output.avi 格式。
另外，还可以使用 FFmpeg 进行批量转换，例如：

import os

for root, dirs, files in os.walk(r"E:\\tmp"):
    for file in files:
        path = os.path.join(root, file)
        str = file
        str1 = file.split('.')[0]
        str2 = file.split('.')[1]
        path2 = os.path.join(root, str1)
        if str2 == "mp4":
            cmd = "ffmpeg -i " + path + " -vn -c:a mp3 " + path2 + ".mp3"
            print(os.system(cmd))

这个脚本遍历指定文件夹下的所有文件，如果是 .mp4 文件，就使用 FFmpeg 将其转换为 .mp3 文件。
还可以使用 FFmpeg 进行其他格式的转换，例如将 .mkv 转换为 .mp4：
cmd = “ffmpeg -i input.mkv -c:v copy -c:a aac output.mp4”

这里 -c:v copy 表示复制视频流而不进行重新编码，以加快转换速度，-c:a aac 表示将音频编码为 AAC 格式。如果 .mkv 文件内嵌的是 .flac 格式的音频文件，FFmpeg 对这样的 .mkv 文件的格式转换可能会处于试验阶段而报错，可以在转换视频格式时顺便把音频格式也转换了，例如：
cmd = “ffmpeg -i input.mkv -c:v copy -c:a ac3 output.mp4”

这样可以将 .mkv 文件中的视频流复制并将音频转换为 AC3 格式，然后输出为 .mp4 文件。

四、Python 实现视频格式转换工具项目方案

项目简介
本项目旨在提供一个便捷、高效的 Python 视频格式转换工具，满足用户在不同场景下对视频格式转换的需求。在数字化时代，视频格式的兼容性问题日益凸显，无论是娱乐、教育还是商业领域，都可能遇到视频格式不兼容的情况。本项目的目的就是为用户提供一种简单易用的解决方案，让用户能够轻松地将视频转换为所需的格式。
技术方案
功能需求：
支持常见格式转换：本项目的工具应能够支持常见的视频格式转换，如 MP4、AVI、MOV、MKV 等，满足用户在不同设备和平台上的播放需求。
提供简洁界面：虽然本项目主要通过命令行方式操作，但也可以考虑提供一个简洁的界面，方便用户输入视频文件路径和目标格式，提高用户体验。
技术选型：
FFmpeg 和 Python 的结合优势：FFmpeg 是一款强大的多媒体处理工具，支持多种视频和音频格式的转换、编码和解码。Python 作为一种高级编程语言，具有简洁、易读、易维护的特点，并且拥有丰富的第三方库。将 FFmpeg 和 Python 结合起来，可以充分发挥两者的优势，实现高效、灵活的视频格式转换。
项目架构：
用户、Python 脚本和 FFmpeg 之间的交互流程如下：用户通过命令行或简洁界面输入待转换视频文件路径和目标格式，Python 脚本接收这些参数后，调用 FFmpeg 进行视频格式转换操作。FFmpeg 完成转换后，将结果返回给 Python 脚本，Python 脚本再将转换结果显示给用户。
代码示例及使用说明
给出完整的 Python 脚本示例：

        import subprocess

        def convert_video(input_file, output_file):
            cmd = ["ffmpeg", "-i", input_file, output_file]
            subprocess.run(cmd)

说明如何保存和执行脚本以完成转换操作：
将上述代码保存为video_converter.py文件。在命令行中执行以下命令即可完成视频格式转换操作：
python video_converter.py input.mp4 output.avi
其中，input.mp4是待转换的视频文件路径，output.avi是转换后的视频文件路径。
此外，还可以使用以下方式进行批量转换：

        import os

        for root, dirs, files in os.walk(r"E:\\tmp"):
            for file in files:
                path = os.path.join(root, file)
                str = file
                str1 = file.split('.')[0]
                str2 = file.split('.')[1]
                path2 = os.path.join(root, str1)
                if str2 == "mp4":
                    cmd = "ffmpeg -i " + path + " -vn -c:a mp3 " + path2 + ".mp3"
                    print(os.system(cmd))

这个脚本遍历指定文件夹下的所有文件，如果是.mp4文件，就使用 FFmpeg 将其转换为.mp3文件。
还可以进行其他格式的转换，例如将.mkv转换为.mp4：
cmd = “ffmpeg -i input.mkv -c:v copy -c:a aac output.mp4”

这里-c:v copy表示复制视频流而不进行重新编码，以加快转换速度，-c:a aac表示将音频编码为 AAC 格式。如果.mkv文件内嵌的是.flac格式的音频文件，FFmpeg 对这样的.mkv文件的格式转换可能会处于试验阶段而报错，可以在转换视频格式时顺便把音频格式也转换了，例如：
cmd = “ffmpeg -i input.mkv -c:v copy -c:a ac3 output.mp4”

这样可以将.mkv文件中的视频流复制并将音频转换为 AC3 格式，然后输出为.mp4文件。

五、其他可实现视频格式转换的库

moviepy 的更多应用场景。

MoviePy 作为一个强大的视频编辑库，除了基本的视频格式转换功能外，还有许多其他的应用场景。例如，在视频剪辑方面，可以轻松地从原始视频中提取特定时间段的内容，就像使用subclip方法，只需要指定开始时间和结束时间，就能创建一个新的视频片段。同时，MoviePy 还支持视频拼接，通过concatenate_videoclips函数，可以将多个视频片段按顺序拼接成一个长视频。此外，调整视频速度也是 MoviePy 的一个实用功能，使用speedx函数可以轻松地改变视频的播放速度，为视频添加趣味效果或调整节奏。在添加音频方面，MoviePy 允许将音频文件添加到视频中，或者对视频中的音频进行处理，通过CompositeVideoClip类可以将视频和音频合并，为视频添加背景音乐或调整原音频。总之，MoviePy 就像视频编辑领域的瑞士军刀，能够满足各种视频编辑需求。

pyav 库的介绍及优势。

PyAV 是一个基于 FFmpeg 库的 Python 绑定库，它具有许多强大的功能和优势。首先，PyAV 完全继承了 FFmpeg 的强大功能，支持几乎所有主流的音视频格式和编解码器，能够处理复杂的媒体操作，如视频和音频的编码、解码、转码等。其次，PyAV 提供了 Python 接口，便于开发者进行高级媒体处理，而不需要深入了解 FFmpeg 的复杂命令行工具。同时，PyAV 支持将数据转换为其他格式，如 Numpy 和 Pillow，使得处理多媒体数据变得更加灵活和高效。此外，PyAV 适用于需要精确控制媒体数据处理的高级应用场景，如视频编辑软件、媒体服务器、科研项目和教育工具等。在安装方面，PyAV 支持多种安装方式，包括通过 PyPI 和 conda-forge 进行安装，大大简化了部署过程。而且，PyAV 拥有活跃的社区支持，通过 Gitter 和 GitHub 提供社区交流平台，方便用户交流和获取帮助。总之，PyAV 是一个不可或缺的多媒体处理工具，为开发者提供了强大的功能和便利。

六、总结

Python 为视频格式转换提供了多种强大的方法和工具。通过使用 moviepy、pydub、opencv-python 等库以及 FFmpeg 工具，我们可以轻松地实现各种视频格式之间的转换。

(一)、各种方法和工具的总结

moviepy 库：提供了丰富的视频编辑功能，安装过程虽然稍显复杂，但一旦配置完成，使用起来非常方便。可以实现视频文件的复制、格式转换等操作，还能结合 ImageMagick 进行更复杂的视频处理。
pydub 库：专注于音频处理，能够轻松地从视频中提取音频并保存为不同的格式。通过简单的代码示例，我们可以看到它在批量处理视频文件时的高效性。
opencv-python 库：作为广泛使用的计算机视觉库，在视频处理中也发挥着重要作用。可以将不同格式的视频进行转换，如将 AVI 格式转换为 MP4 格式，还可以通过逐帧保存和转存的方式进行格式转换。
FFmpeg：作为强大的多媒体处理工具，通过 conda 和 pip 两种方式安装，可以满足不同用户的需求。在安装过程中可能会遇到一些问题，但通过相应的解决方案可以顺利解决。使用 FFmpeg 进行视频格式转换的 Python 脚本简单易懂，并且可以进行批量转换和不同格式之间的特定转换。

(二)、便捷性和可扩展性

Python 进行视频格式转换具有很高的便捷性。各种库的安装和使用相对简单，代码示例清晰明了，即使对于没有太多编程经验的用户也能快速上手。同时，这些工具和方法具有很强的可扩展性。用户可以根据自己的需求进行定制和扩展，例如在 moviepy 库中，可以进行视频剪辑、拼接、调整速度等操作；在使用 FFmpeg 进行视频格式转换时，可以通过调整参数实现不同的转换效果。

(三)、鼓励用户定制和扩展

鼓励读者根据自己的需求，深入研究这些方法和工具，进行定制和扩展。可以尝试结合多个库的功能，实现更复杂的视频处理任务。例如，可以使用 moviepy 库进行视频剪辑后，再使用 FFmpeg 进行格式转换；或者使用 pydub 库提取音频后，结合其他库进行音频处理。同时，读者也可以探索更多的 Python 库和工具，不断丰富自己的视频处理技能。
总之，Python 为视频格式转换提供了强大而便捷的解决方案，希望读者能够充分利用这些工具，满足自己在不同场景下的视频处理需求。

作者：空云风语