PyAV 使用浅谈

2023-08-18 23:53 由空慧居士发表于 #后端开发

背景：

　　PyAV是一个用于音频和视频处理的Python库，它提供了一个简单而强大的接口，用于解码、编码、处理和分析各种音频和视频格式。PyAV基于FFmpeg多媒体框架，它本质上是FFmpeg

的Python绑定，因此可以利用FFmpeg的功能来处理各种多媒体任务。

基本概念：

编解码器（Codec）：编解码器是一种用于将音频或视频数据从一种格式转换为另一种格式的算法或工具。它可以压缩数据以减小文件大小，并在解码时还原数据。
容器格式（Container Format）：容器格式是一种文件格式，它可以将多个音频、视频和其他多媒体流组合在一起。常见的容器格式包括MP4、AVI、MKV等。
帧（Frame）：在视频中，帧是连续的静止图像，通过在一定的时间间隔内快速播放这些帧来创建运动的效果。
数据包（Packet）：在音频和视频编码过程中，数据通常被分割成小的块，每个块称为数据包（Packet）。数据包包含压缩后的音频或视频数据以及一些元数据。

使用步骤：

1. 安装PyAV：

pip install av

2. 导入必要的模块：

import av

3. 使用av.open函数来打开视频文件，比如H.264

container = av.open('path/to/video.H264')

4. 通过遍历容器中的数据包，我们可以逐个获取视频文件的数据包：

for packet in container.demux():
    # 处理数据包

在多媒体处理中，demux是一个常见的操作，用于从容器中提取音频和视频流。demux是"demultiplex"的缩写，表示将多路复用的音频和视频流分离成单独的音频流和视频流的过程。在PyAV中，demux方法用于从容器中分离音频和视频流，以便进一步处理和解码它们。

容器文件（例如MP4、AVI、MKV）通常包含多个音频流、视频流以及其他类型的流，这些流被多路复用到同一个文件中。在进行音频和视频处理时，我们通常需要将这些流分开以进行单独的处理。这就是demux的作用，它从容器中分离出不同类型的流。

在PyAV中，使用container.demux()方法可以获取一个迭代器，该迭代器按顺序返回容器文件中的数据包（Packet）。通过迭代这些数据包，我们可以逐个获取音频和视频流的数据包，并对其进行解码、处理或分析。

以下是一个示例，展示了如何使用demux方法从容器中分离音频和视频流的数据包：

import av

container = av.open('path/to/video.mp4')

for packet in container.demux():
    if packet.stream.type == 'audio':
        # 处理音频数据包
        pass
    elif packet.stream.type == 'video':
        # 处理视频数据包
        pass

在音频和视频处理中，数据通常被分割成小块，每个块称为数据包（Packet）。数据包是多媒体流的基本单元，它包含了经过压缩的音频或视频数据以及一些元数据。

一个数据包（Packet）通常包含以下几个重要的属性和信息：

数据：数据包中最重要的部分是经过压缩的音频或视频数据。对于视频，它包含了一帧图像的压缩表示；对于音频，它包含了一段时间内的音频信号的压缩表示
时间戳（Timestamp）：数据包通常包含一个时间戳，用于指示该数据包在时间轴上的位置。时间戳可以告诉我们数据包应该在何时进行播放或处理。
时长（Duration）：数据包还可以包含一个表示时长的属性，指示数据包的持续时间。这对于计算音频或视频流的总时长非常有用。
流索引（Stream Index）：在容器中可能存在多个音频和视频流，数据包通过流索引来指示它属于哪个流。流索引可以帮助我们将数据包与正确的音频或视频流相关联。
媒体类型（Media Type）：数据包通常还包含一个指示媒体类型的属性，例如音频或视频。这对于在处理容器中的多个流时进行流类型筛选非常有用。
其他元数据：数据包还可以包含其他与特定格式或编解码器相关的元数据。这些元数据可能包括帧类型（关键帧、预测帧等）、帧率、采样率、通道数等。

使用PyAV解析H.264文件时，你可以通过访问数据包的属性来获取上述信息。例如，在PyAV中，可以使用packet.dts获取时间戳，使用packet.duration获取时长，

使用packet.stream.index获取流索引，使用packet.stream.type获取媒体类型等。

总结起来，数据包是音频和视频处理中的基本单元，它包含了经过压缩的音频或视频数据以及与之相关的时间戳、时长、流索引、媒体类型等信息。对于解码、处理和分析音频和视频流，

理解和操作数据包是非常重要的。

5. 解析数据包

对于每个数据包，我们可以解析其中的音频和视频流以及其他元数据。以下是一个示例，展示如何解析H.264视频流：

for packet in container.demux():
    if packet.stream.type == 'video':  # 筛选视频流
        for frame in packet.decode():
            # 处理视频帧

6. 获取视频帧信息：

对于解码后的视频帧，我们可以访问它们的各种属性，如时间戳、帧类型、像素数据等。以下是一个示例，展示如何获取视频帧的一些信息：

for packet in container.demux():
    if packet.stream.type == 'video':
        for frame in packet.decode():
            print('时间戳:', frame.pts)
            print('帧类型:', frame.pict_type)
            print('宽度:', frame.width)
            print('高度:', frame.height)
            print('像素数据:', frame.to_rgb().to_ndarray())