Serverless 实战：分分钟实现视频压缩与格式转换

在 Serverless 架构的应用实践中，有一个非常实在的应用：视频处理。

腾讯云的函数计算平台是这样描述视频处理场景的：

视频应用、社交应用等场景下，用户上传的图片、音视频的总量大、频率高，对处理系统的实时性和并发能力都有较高的要求。例如：对于用户上传的视频短片，我们可以使用多个云函数对其分别处理，对应不同的清晰度（1080p、720p 等），以满足不同场景下用户的需求，适应移动网络带宽较小且不稳定的特性。

在阿里云的函数计算也有相关的描述：

由此可见，视频的压缩 / 转码等操作是 Serverless 架构的一个典型 " 应用 "。那么问题来看，如何在 Serverless 架构下实现视频压缩与转码？

准备开始 ffmpeg

什么是 ffmpeg？百度百科是这样描述的：

FFmpeg 是一套可以用来记录、转换数字音频、视频，并能将其转化为流的开源计算机程序。采用 LGPL 或 GPL 许可证。它提供了录制、转换以及流化音视频的完整解决方案。它包含了非常先进的音频 / 视频编解码库 libavcodec，为了保证高可移植性和编解码质量，libavcodec 里很多 code 都是从头开发的。
FFmpeg 在 Linux 平台下开发，但它同样也可以在其它操作系统环境中编译运行，包括 Windows、Mac OS X 等。这个项目最早由 Fabrice Bellard 发起，2004 年至 2015 年间由 Michael Niedermayer 主要负责维护。许多 FFmpeg 的开发人员都来自 MPlayer 项目，而且当前 FFmpeg 也是放在 MPlayer 项目组的服务器上。项目的名称来自 MPEG 视频编码标准，前面的 "FF" 代表 "Fast Forward"。

在实际生产生活中，ffmpeg 也是一个非常好的工具，我们可以利用这个工具来进行图像的压缩 / 转码等操作。

在 ffmpeg 官网，我们可以看到有不同的操作系统、文件可供选择：

也就是说，我们如果要在云函数中使用这个模块，那么就要有这样一个模块是在云函数所在的环境下可以运行起来的，根据云函数的文档可以看到：

我们要有一个在 CentOS 操作系统下可以使用的 ffmpeg，接下来，我们就准备这个文件：

wget http://www.ffmpeg.org/releases/ffmpeg-3.1.tar.gz
tar -zxvf ffmpeg-3.1.tar.gz && cd ffmpeg-3.1
./configure && make && make install

在进行 ./configure 操作的时候，可能出现 yasm/nasm not found or too old. Use --disable-yasm for a crippledbuild 错误。

yasm 是汇编编译器，ffmpeg 为了提高效率使用了汇编指令，如 MMX 和 SSE 等。所以系统中未安装 yasm 时，就会报错误，此时可以安装 yasm 编译器来解决：

wget http://www.tortall.net/projects/yasm/releases/yasm-1.3.0.tar.gz
tar zxvf yasm-1.3.0.tar.gz && cd yasm-1.3.0
./configure && make && make install

完成 ffmpeg 的编译安装，就可以在当前目录下看到生成了文件：ffmpeg，此时我们保存这个文件即可在腾讯云的云函数中使用。

Serverless 架构下的视频压缩

按照腾讯云提供的实践架构图，其推荐的是对象存储触发器触发函数，也就是说我们将视频存储到对象存储中，然后通过对象存储的相关触发器触发函数进行视频的处理，处理之后再回传对象存储的操作。

代码实现：

 复制代码

importos
importsubprocess
fromqcloud_cos_v5importCosConfig
fromqcloud_cos_v5importCosS3Client

secret_id = os.environ.get('secret_id')
secret_key = os.environ.get('secret_key')
region = os.environ.get('region')
cosClient = CosS3Client(CosConfig(Region=region, SecretId=secret_id, SecretKey=secret_key))

# 移动 ffmpeg 到 tmp 目录，并且赋予权限
withopen("./ffmpeg","rb")asrf:
withopen("/tmp/ffmpeg","wb")aswf:
wf.write(rf.read())
subprocess.run('chmod 755 /tmp/ffmpeg', shell=True)

defmain_handler(event, context):

forrecordinevent['Records']:
bucket = record['cos']['cosBucket']['name'] +'-'+ record['cos']['cosBucket']['appid']
key ="/".join(record['cos']['cosObject']['key'].split("/")[3:])
download_path ='/tmp/{}'.format(key.split('/')[-1])
upload_path ='/tmp/new_mp4-{}'.format(key.split('/')[-1])

# 下载图片
print("key", key)
response = cosClient.get_object(Bucket=bucket, Key=key)
response['Body'].get_stream_to_file(download_path)

# 执行 ffmpeg 指令压缩视频
child = subprocess.run('/tmp/ffmpeg -i %s -r 10 -b:a 32k %s'%(download_path, upload_path), stdout=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE, close_fds=True, shell=True)

# 上传图片
cosClient.put_object_from_local_file(
Bucket=bucket,
LocalFilePath=upload_path,
Key="/new_mp4/"+ key.split('/')[-1]
)

这里的主要操作就是在容器建立的时候，或者说是函数冷启动的时候，将 ffmpeg 复制到可执行目录，并且设置其权限为 755 。

完成之后可以进行 serverless.yaml 的编写：

 复制代码

MyVideo:
component:"@serverless/tencent-scf"
inputs:
name:MyVideo
codeUri:./
handler:index.main_handler
runtime:Python3.6
region:ap-guangzhou
memorySize:128
timeout:200
environment:
variables:
secret_id:用户密钥id
secret_key:用户密钥key
region:ap-guangzhou
events:
-cos:
name:video-1256773370.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com
parameters:
bucket:video-1256773370.cos.ap-guangzhou.myqcloud.com
filter:
prefix:source/
events:cos:ObjectCreated:*
enable:true

部署完成，我们将一个测试的 MP4 文件上传到对应的存储的 source/ 文件夹中：

稍等片刻，我们可以看到目标文件夹出现了对应的视频：

大家可以对比一下两个视频文件的差距。

当然，这里仅仅是通过 /tmp/ffmpeg -i 原视频 -r 10 -b:a 32k 生成视频 来进行视频压缩，除此之外，我们还可以使用 ffmpeg 进行额外的操作 (以下内容来源于 canmeng 的博客)：

 复制代码

ffmpeg -ss00:00:00-t00:00:30-i test.mp4 -vcodec copy -acodec copy output.mp4

-ss 指定从什么时间开始

-t 指定需要截取多长时间

-i 指定输入文件

这个命令就是从 00 秒开始裁剪到 00+30=30 秒结束，总共 30 秒的视频。这个命令执行很快，因为只是原始数据的拷贝，中间没有什么编码和解码的过程，命令执行后可以得到 output.mp4 输出文件。

与期望的视频裁剪后的效果一致，00 秒开始，30 秒结束，总共 30 秒的视频，但是有些视频裁剪后你会发现开始和结束时间可能不是很准确，有可能是从 00 秒开始，33 秒结束。这是为什么呢？

因为这些视频里 30 秒处地方刚好不是关键帧，而 ffmpeg 会在你输入的时间点附近圆整到最接近的关键帧处，然后做接下来的事情。如果你不懂什么是关键帧，没关系，这也不影响你使用这个命令。

合并视频

 复制代码

// 截取从头开始的 30s
ffmpeg -ss 00:00:00 -t 00:00:30 -i keyoutput.mp4 -vcodec copy -acodec copy split.mp4
// 截取从 30s 开始的 30s
ffmpeg -ss 00:00:30 -t 00:00:30 -i keyoutput.mp4 -vcodec copy -acodec copy split1.mp4
// 进行视频的合并
ffmpeg -f concat -i list.txt -c copy concat.mp4

在 list.txt 文件中，对要合并的视频片段进行了描述。

内容如下

 复制代码

file ./split.mp4
file ./split1.mp4

更多常用命令：

 复制代码

ffmpeg -i in.mp4 -filter:v "crop=in_w:in_h-40" -c:a copy out.mp4
// 去掉视频中的音频
ffmpeg -i input.mp4 -vcodec copy -an output.mp4
// -an: 去掉音频；-vcodec: 视频选项，一般后面加 copy 表示拷贝

// 提取视频中的音频
ffmpeg -i input.mp4 -acodec copy -vn output.mp3
// -vn: 去掉视频；-acodec: 音频选项， 一般后面加 copy 表示拷贝

// 音视频合成
ffmpeg -y –i input.mp4 –i input.mp3 –vcodec copy –acodec copy output.mp4
// -y 覆盖输出文件

// 剪切视频
ffmpeg -ss 0:1:30 -t 0:0:20 -i input.mp4 -vcodec copy -acodec copy output.mp4
// -ss 开始时间 ; -t 持续时间

// 视频截图
ffmpeg –i test.mp4 –f image2 -t 0.001 -s 320x240 image-%3d.jpg
// -s 设置分辨率 ; -f 强迫采用格式 fmt;

// 视频分解为图片
ffmpeg –i test.mp4 –r 1 –f image2 image-%3d.jpg
// -r 指定截屏频率

// 将图片合成视频
ffmpeg -f image2 -i image%d.jpg output.mp4

// 视频拼接
ffmpeg -f concat -i filelist.txt -c copy output.mp4

// 将视频转为 gif
ffmpeg -i input.mp4 -ss 0:0:30 -t 10 -s 320x240 -pix_fmt rgb24 output.gif
// -pix_fmt 指定编码

// 将视频前 30 帧转为 gif
ffmpeg -i input.mp4 -vframes 30 -f gif output.gif

// 旋转视频
ffmpeg -i input.mp4 -vf rotate=PI/2 output.mp4

// 缩放视频
ffmpeg -i input.mp4 -vf scale=iw/2:-1 output.mp4
// iw 是输入的宽度， iw/2 就是一半 ;-1 为保持宽高比

// 视频变速
ffmpeg -i input.mp4 -filter:v setpts=0.5*PTS output.mp4

// 音频变速
ffmpeg -i input.mp3 -filter:a atempo=2.0 output.mp3

// 音视频同时变速，但是音视频为互倒关系
ffmpeg -i input.mp4 -filter_complex "[0:v]setpts=0.5*PTS[v];[0:a]atempo=2.0[a]" -map "[v]" -map "[a]" output.mp4

// 视频添加水印
ffmpeg -i input.mp4 -i logo.jpg -filter_complex [0:v][1:v]overlay=main_w-overlay_w-10:main_h-overlay_h-10[out] -map [out] -map 0:a -codec:a copy output.mp4
// main_w-overlay_w-10 视频的宽度 - 水印的宽度 - 水印边距；

// 截取视频局部
ffmpeg -i in.mp4 -filter:v "crop=out_w:out_h:x:y" out.mp4
// 截取部分视频，从 [80,60] 的位置开始，截取宽 200，高 100 的视频
ffmpeg -i in.mp4 -filter:v "crop=80:60:200:100" -c:a copy out.mp4
// 截取右下角的四分之一
ffmpeg -i in.mp4 -filter:v "crop=in_w/2:in_h/2:in_w/2:in_h/2" -c:a copy out.mp4
// 截去底部 40 像素高度
ffmpeg -i in.mp4 -filter:v "crop=in_w:in_h-40" -c:a copy out.mp4

参数说明：

-vcodec xvid 使用 xvid 压缩

-s 320×240 指定分辨率

-r fps 设置帧频缺省 25

-b < 比特率 > 指定压缩比特

-acodec aac 设定声音编码

-ac < 数值 > 设定声道数，1 就是单声道，2 就是立体声

-ar < 采样率 > 设定声音采样率，PSP 只认 24000

-ab < 比特率 > 设定声音比特率

-vol < 百分比 > 设定音量

-y 覆盖输出文件

-t duration 设置纪录时间 hh:mm:ss[.xxx] 格式的记录时间也支持