Python 音视频剪辑快速入门教程

一、引言

在这个短视频和自媒体大行其道的年代，音视频剪辑成为了大佬们的必备工具，现在有很多音视频剪辑的软件，如剪映、Camtasia、爱拍剪辑、Adobe Premiere、Final Cut Pro、Vegas、快剪辑、爱剪辑、会声会影等，大部分都好用，收费和免费的都有。

但某些情况下，用这些 GUI 的剪辑软件有时不怎么方便，如：

批量处理一批短视频（类似增加片头、片尾或 Logo 等同质性工作）、要将一批图片按照一定规则配音组织成视频等，如果还用现成的 GUI工具，不但枯燥无味，浪费时间，而且批量一个个处理下来不一定都非常精确（如在剪辑尾部 3 秒增加 Logo 标记或语音）
基于某些目的进行视频的个性化定制处理，如基于视频的画面进行直方图均衡变换的灰度调整

这些情况下使用 GUI 工具进行处理会比较麻烦甚至无法支持，最希望的是能自己通过代码或脚本快速定制任务处理，将这些枯燥繁杂的工作快速准确的完成处理。这个时候 Python 的 Moviepy 库就可以大有可为了，下面老猿就为大家介绍一下 Moviepy 进行音视频剪辑的能力。

二、Moviepy 简介

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、拼接、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，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 等。

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 遮罩（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）。

三、Moviepy 安装

目前 moviepy 库最新版本是 1.0.3，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

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；

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

四、音视频的加载和保存

一般音视频都是从文件读入的，视频文件的装载使用类 VideoFileClip 的构造方法，音频文件的装载使用类 AudioFileClip 的构造方法，两者都可以带多个参数，但最简单的调用方法就是传入一个文件名作为参数调用即可。

视频可以输出成其他格式视频、GIF 动画、一系列图片，对应输出函数分别为 write_videofile、write_gif、write_images_sequence，可以只带一个输出文件名参数。

注意：输出方法是 VideoFileClip 的父类 VideoClip 的方法。

另外视频文件通过属性 audio 获取视频的音频。音频可以使用 write_audiofile 输出成其他格式音频，该方法是 AudioFileClip 的父类 AudioClip 的方法。

当音频或视频输出需要转换格式时，注意一定要带 codec 参数。

下面代码加载一个视频和一个音频，然后输出成各种文件：

from moviepy.editor import *

    clipA = AudioFileClip(r"F:\video\fansNote.mp3")
    clipV = VideoFileClip(r"F:\video\rahdms.mp4")

    clipV.write_videofile(r"F:\video\temp\rahdmsBak.avi",codec='png') #视频转成avi格式输出
    clipV.audio.write_audiofile(r"F:\video\temp\rahdms.wav", codec='pcm_s16le') #视频中的音频转成wav格式输出

    clipV.write_gif(r"F:\video\temp\rahdms.gif") #视频输出成gif文件
    clipV.write_images_sequence(r"F:\video\temp\fansNote%02d.jpg",0.5) #视频输出成图片，0.5表示2秒输出一张图片
    clipA.write_audiofile(r"F:\video\temp\fansNoteBak.mp3") #音频输出到其他文件

五、音视频数据的访问

音视频剪辑在 Moviepy 中为 AudioClip、VideoClip 对象，对音视频剪辑数据的访问主要是通过 AudioClip、VideoClip 的父类 Clip 的相关属性进行的：

剪辑时长 duration
剪辑帧率 fps
访问指定时刻位置的视频帧或音频帧的 get_frame 方法，语法：get_frame(self, t)
调整剪辑时长的 set_duration 方法，语法：set_duration(self, t, change_end=True)
调整剪辑帧率的 set_fps 方法，语法：set_fps(self, fps)
获取剪辑的部分范围的子剪辑的 subclip 方法，语法：subclip(self, t_start=0, t_end=None)
注意 subclip 方法用于从调用剪辑中取指定的剪辑段构造一个新剪辑对象返回，原剪辑保持不变。

下面代码加载一个视频和一个音频，然后输出剪辑的时长和帧率，并取两个剪辑的前 2 秒输出到对应文件：

from moviepy.editor import *

clipA = AudioFileClip(r"F:\video\fansNote.mp3")
clipV = VideoFileClip(r"F:\video\rahdms.mp4").subclip(0, 4)

print(f"视频剪辑时长以及帧率为：{clipV.duration}、{clipV.fps}")
print(f"音频剪辑时长以及帧率为：{clipA.duration}、{clipA.fps}")
clipV.subclip(0, 2).write_videofile(r"F:\video\temp\rahdms.avi",codec='png') #视频前2秒转成avi格式输出
clipA.subclip(0, 2).write_audiofile(r"F:\video\temp\fansNote.wav", codec='pcm_s16le') #音频前2秒转成wav格式输出

六、音视频变换

音视频的变换老猿将其分为 4 类，包括颜色变换、时间线变换、大小变换、内容变换。所有变换都是基于 Clip 类的 fl 方法来进行的，其他方法最终都要调用 fl 方法来完成剪辑变换。不过在 Clip 类内还提供了时间线的变换方法 fl_time，这是因为对音频和视频都可以基于时间线进行变换。

1、Clip 的 fl 方法

fl 方法是一个通用的剪辑处理方法，它返回一个新剪辑，新剪辑的所有帧是当前调用剪辑对象的帧经过函数 fun 变换处理后的帧
调用语法:fl(self, fun, apply_to=None, keep_duration=True)
示例代码：

下面的代码将一个 h 像素高剪辑的视频内容帧的下半部部分剪辑掉，newclip 剪辑的高度变为 h/2。

src = VideoFileClip(r"F:\video\抖音-爱拼才会赢.mp4")	
h = src.size[1]
fl = lambda gf,t : gf(t)[int(t):int(t)+h/2, :]
newclip = src.fl(fl, apply_to='mask')
newclip.write_videofile(r"F:\video\抖音-爱拼才会赢_re.mp4"

2、Clip 的 fl_time 方法

fl_time 方法是基于时间线的变换，变换返回一个新剪辑，新剪辑是调用剪辑的一个浅拷贝，但新剪辑的时间线被调整，实际上这个方法就是对剪辑进行一个基于时间特效的处理，如快播、慢播、倒序播放等
调用语法:fl_time(self, t_func, apply_to=None, keep_duration=False)
示例代码：

下面的代码将剪辑变成原剪辑的 n 倍速：

 clipVideo = VideoFileClip(r"F:\video\WinBasedWorkHard_src.mp4")
    end = clipVideo.end
    newclip = clipVideo.fl_time(lambda t:  t*n, apply_to=['mask','audio'])

3、剪辑颜色变换

剪辑的颜色或亮度变换函数包括：

blackwhite 将彩色视频变成灰度视频，语法：blackwhite(clip, RGB = None,
preserve_luminosity=True)
colorx 将剪辑中每个帧的每个像素的 RGB 值与参数 factor 相乘，使得明度增大（参数 factor 大于 1）或降低（参数factor 小于 1），语法：colorx(clip, factor)
fadein 使剪辑在开始播放后的指定时间内从某种颜色（默认为黑色）逐渐显示出来，语法：fadein(clip, duration, initial_color=None)
fadeout 函数使剪辑在剪辑快结束前的指定时间内逐渐淡隐于某种颜色（默认为黑色），语法：fadeout(clip, duration, final_color=None)
invert_colors 将像素对应颜色进行反转，语法：invert_colors（clip）
um_contrast 用于对剪辑的亮度对比度（luminosity-contrast ）进行校正，语法：lum_contrast(clip, lum = 0, contrast=0, contrast_thr=127)
gamma_corr 用于对屏幕图像的色彩进行 gamma 修正，语法： gamma_corr(clip, gamma)

部分示例代码：

下面的代码是对视频剪辑加载后，将其明度乘以 2 和除以 2 分别生成 2 个新剪辑：

from  moviepy.editor import *
    clipVideo1 = VideoFileClip(r"F:\video\yyzg.mp4")
    clipVideo2 = clipVideo1.fx(vfx.colorx, 2)
    clipVideo1 = clipVideo1.fx(vfx.colorx, 0.5)

下面代码在剪辑首尾各设了 5 秒的淡入和淡出时间并输出变更后的新剪辑：

from  moviepy.editor import *
		clipVideo = VideoFileClip(r"F:\video\WinBasedWorkHard_src.mp4").fx(vfx.fadein,5,(0,0,255)).fx(vfx.fadeout,5,(0,0,0))
        clipVideo.write_videofile(r"F:\video\fadeinout.mp4", threads=8)

4、剪辑大小变换

剪辑大小变换函数包括：

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，语法：crop( clip, x1=None, y1=None, x2=None, y2=None, width=None, height=None, x_center=None, y_center=None)
margin 函数在剪辑的四周增加一个外边框，语法：margin(clip, mar=None, left=0, right=0, top=0, bottom=0, color=(0, 0, 0), opacity = 1.0)
resize 函数用于调整剪辑的大小，包括缩小或放大，语法：resize(clip, newsize=None, height=None, width=None, apply_to_mask=True)

示例代码：

下面的代码将剪辑的 260 行像素以上的部分去除，值保留 260 行以下的像素内容对应的视频，并将新剪辑增加一个 3 个像素的蓝色边框：

from  moviepy.editor import *
clipVideo = VideoFileClip(r"F:\video\WinBasedWorkHard_src.mp4").fx(vfx.crop,0,260)
clipVideo = clipVideo.fx(vfx.margin, 3, color=(0, 0, 255), opacity=0.5)
clipVideo.write_videofile(r"F:\video\crop.mp4")

5、剪辑内容变换

剪辑内容变换函数包括：

headblur 函数将剪辑指定位置内容打马赛克，语法：headblur(clip,fx,fy,r_zone,r_blur=None)
mask_and 函数用于将两个遮罩剪辑的所有像素的 RGB 值各取最小值作为新剪辑的像素 RGB 值，语法：mask_and(clip, other_clip)
mask_or 函数与 mask_and 相对应，用于将两个遮罩剪辑的所有像素的 RGB 值各取最大值作为新剪辑的像素 RGB 值，语法：mask_or(clip, other_clip)
mirror_x 函数分别将剪辑内容左右颠倒，语法：mirror_x(clip, apply_to=“mask”)
mirror_y 函数分别将剪辑内容上下颠倒，语法：mirror_y(clip, apply_to=“mask”)
rotate 函数用于将剪辑逆时针旋转指定的角度或弧度语法：rotate(clip, angle, unit=“deg”, resample=“bicubic”, expand=True)
scroll 函数是实现在屏幕上水平或垂直滚动播放剪辑的内容，语法：scroll(clip, w=None, h=None, x_speed=0, y_speed=0, x_start=0, y_start=0, apply_to=“mask”)
supersample 函数返回一个新剪辑，新剪辑每个帧的像素值被替换为该帧前后时段范围内的多个等间距帧的算术平均值，语法：supersample(clip, d, nframes)

部分示例代码：

下面的代码实现视频左右颠倒和上下颠倒：

from  moviepy.editor import *
clip = VideoFileClip(r"F:\video\WinBasedWorkHard_src.mp4").crop(0, 300, 540, 660).subclip(0,15)

newclip1 = clip.fx(vfx.mirror_x)
newclip2 = clip.fx(vfx.mirror_y)
newclip1.write_videofile(r"F:\video\WinBasedWorkHard_mirrorx.mp4", threads=8)
newclip2.write_videofile(r"F:\video\WinBasedWorkHard_mirrory.mp4", threads=8)

下面的案例随时间线变换将视频内容旋转不同的角度，且将剪辑的的高和宽度调整为原剪辑对角线的大小，剪辑的画面内容不会丢失，旋转角度由 angleF 函数确认：

from  moviepy.editor import *
def angleF(t):
    ret = (10*int(t))%360

    return ret*-1
if __name__=='__main__':
    clip = VideoFileClip(r"F:\video\WinBasedWorkHard_src.mp4",audio=False).crop(0, 300, 540, 840)

    newclip = clip.rotate(angleF,expand=True).fx(vfx.resize,(764,764))

七、剪辑合成

1、概述

音视频除了变换和取剪辑片段以外，还可以创造新剪辑，相关方法包括：

将多个剪辑进行拼接或嵌入成同屏播放的新剪辑
从图片文件生成剪辑
生成一个指定颜色作为背景的剪辑
自己构造数据生成剪辑

2、将多个剪辑拼接

视频的拼接使用方法 concatenate_videoclips，调用语法：

concatenate_videoclips(clips, method="chain", transition=None, bg_color=None, ismask=False, padding = 0)

其中 clips 为需要拼接的多个视频。

下面的案例代码将三个视频连接成一个视频：

from  moviepy.editor import *

fileList = ['F:\\video\\1.mp4', 'F:\\video\\2.mp4','F:\\video\\3.mp4']
tmpClip = []
for fileName in fileList:
    clip = VideoFileClip(fileName)
    tmpClip.append(clip)


destClip = concatenate_videoclips(tmpClip)
destClip.write_videofile("F:\\video\\dest.mp4")

3、多个剪辑同屏播放

同屏播放视频需要使用 clips_array 函数，调用语法如下：

clips_array(array, rows_widths=None, cols_widths=None, bg_color = None)

参数array为视频剪辑数组。

下面的案例代码将 tmpClip 保存的多个视频连接成一个同屏播放视频，其中 lines、columns 表示一个屏幕分成几行每行几个视频：

from  moviepy.editor import *

print(f"视频将排列成{lines}行{columns}列")
clipArrays = []
tmpClipArray = []
column = 0
for clip in tmpClip:
    tmpClipArray.append(clip)
    column += 1
    if column == columns:
        clipArrays.append(tmpClipArray)
        column = 0
        tmpClipArray = []
destClip = mpe.clips_array(clipArrays)

4、将一系列图像构造成视频

前面第三部分介绍的 write_images_sequence 方法用于将剪辑输出到一系列图像文件中，而 ImageSequenceClip 则基本上与 write_images_sequence 过程可逆，用于将一系列图像生成剪辑。

ImageSequenceClip 是 VideoClip 的直接子类，其构造方法语法为：

__init__(self, sequence, fps=None, durations=None, with_mask=True, ismask=False, load_images=False)

下面代码将 F:\temp\img 目录下的所有同样大小的图像合成一个每秒播放一个图像的剪辑：

imsClip = ImageSequenceClip(r"F:\temp\img",fps=1)

 imsClip.write_videofile(r"F:\video\imgs.mp4", threads=threads)

5、其他几种生成视频方法简介

ImageClip 是 VideoClip 的直接子类，用于生成固定不变的视频剪辑。ImageClip

是从一个图像文件或内存中图像数组数据生成的视频剪辑，对应视频任何时候都是显示该图像
DataVideoClip 是 VideoClip 的直接子类，它的视频剪辑的连续帧都是从一系列数据集经过函数处理生成的，因此 DataVideoClip 其实就是通过数据集经函数处理构造的视频剪辑
ColorClip 是仅显示同一种颜色的剪辑
TextClip 用于生成文本剪辑，对应剪辑内容来自于指定文本或文本文件