基於Python+OpenCV制作屏幕錄制工具
最近有在使用屏幕錄制軟件錄制桌面，在用的過程中突發奇想，使用python能不能做屏幕錄制工具，也鍛煉下自己的動手能力。接下準備寫使用python如何做屏幕錄制工具的系列文章：
錄制屏幕制作視頻
錄制音頻
合成視頻，音頻
基於pyqt5制作可視化窗口
大概上述四個部分，希望自己能夠盡快完善，接下來開始使用python制作屏幕錄制部分。
應用平臺
- windows 10
- python 3.7
屏幕錄制部分
屏幕錄制可以簡單地理解為將屏幕快照以動圖的形式播放，這裡我選用PIL下的ImageGrab來截取屏幕畫面，首先
pip install Pillow
之後需要將截取到的快照數組合成為視頻，使用cv2模塊
pip install opencv-python
ImageGrab類不能直接存儲為視頻，使用numpy模塊進行數組化，再通過cv2.COLOR_BGR2RGB轉換為cv2色彩通道。
pip install numpy
屏幕錄制主要代碼：
import numpy as np
from PIL import ImageGrab
import cv2
im = ImageGrab.grab()
width, high = im.size # 獲取屏幕的寬和高
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'I420') # 設置視頻編碼格式
fps = 15 # 設置幀率
video = cv2.VideoWriter('test.avi', fourcc, fps, (width, high))
while True: # 開始錄制
im = ImageGrab.grab()
im_cv = cv2.cvtColor(np.array(im), cv2.COLOR_BGR2RGB)
# 圖像寫入
video.write(im_cv)
if xx: # 當某某條件滿足中斷循環
break
video.release() # 釋放緩存，持久化視頻
測試運行可以保存屏幕快照為視頻，但操作起來不優雅，也不利於後續的操作。
封裝成類，繼承線程父類，方便使用鍵盤來控制視頻錄制的結束。
from threading import Thread class ScreenshotVideo(Thread): def __init__(self): """初始化參數""" super().__init__()
詳細代碼將在文末給出。
計算視頻最優fps及使用numpy計算中間幀數組
實際操作中視頻錄制在不同電腦中會出現不一樣的幀率，導致視頻播放或快或慢，需要根據不同的電腦計算出相應的最優fps值。
def video_best_fps(self, path): """獲取電腦錄制視頻的最優幀率""" video = cv2.VideoCapture(path) # 讀取視頻 fps = video.get(cv2.CAP_PROP_FPS) # 獲取當前視頻的幀率 count = video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT) # 獲取視頻幀數，即該視頻有多少幅畫面 self.best_fps = int(fps * ((int(count) / fps) / self.spend_time)) # 計算播放時間與錄制時間對比得到最優幀率 video.release()
再調整幀率參數進行錄制視頻就減弱瞭視頻播放太快或者太慢。也可以給視頻增加幀數從而延長播放時間，這裡我采用一種很簡單的方法增加視頻幀，僅供參考。
from numba import jit # 使用numpy計算相鄰兩幀圖像且更接近於後一幀的圖像 # 調用jit方法加速數組計算 @jit(nopython=True) def average_n(x, y): """Numpy計算趨近值""" return ((x + y + y) // 3).astype(x.dtype)
該方法僅針對於設置的fps比最優fps要高時，處理後的視頻觀感，視頻還是較為急促，但是細節幀增多，所以播放時長會比未處理前的要長，略有殘影。
使用pynput監聽鍵盤按鍵
在視頻錄制中，並不知道視頻何時結束，所以用while循環包裹錄制代碼，但也不可能讓代碼無休止的運行下去，在此使用監聽鍵盤模塊來中斷錄制代碼的運行。
from pynput import keyboard # pip install pynput def hotkey(self): """熱鍵監聽""" with keyboard.Listener(on_press=self.on_press) as listener: listener.join() def on_press(self, key): try: if key.char == 't': # 錄屏結束，保存視頻 self.flag = True elif key.char == 'k': # 錄屏中止，刪除文件 self.flag = True self.kill = True except Exception as e: print(e)
按下鍵盤“T”鍵時，結束錄制，保存視頻。“K”鍵則是停止錄制，刪除緩存文件。
如何保存MP4格式視頻
視頻編碼格式應該為('a', 'v', 'c', '1')，文件後綴為'.mp4'，在錄制前先去https://github.com/cisco/openh264/releases下下載對應平臺的dll.bz2文件，將壓縮包解壓放在項目文件夾下。再運行代碼，成功會出現一行編碼說明：
OpenH264 Video Codec provided by Cisco Systems, Inc.
源碼
本文實現的源碼如下：
import time
from PIL import ImageGrab
import cv2
from pathlib import Path
import numpy as np
from numba import jit
from pynput import keyboard
from threading import Thread
@jit(nopython=True)
def average_n(x, y):
"""Numpy計算趨近值"""
return ((x + y + y) // 3).astype(x.dtype)
class ScreenshotVideo(Thread):
def __init__(self, width, high, path='', fps=15):
"""初始化參數"""
super().__init__()
self.save_file = path
self.best_fps = fps
self.fps = fps
self.width = width
self.high = high
self.spend_time = 1
self.flag = False
self.kill = False
self.video = None
def __call__(self, path):
"""重載視頻路徑，便於類的二次調用"""
self.save_file = Path(path)
self.video = self.init_videowriter(self.save_file)
@staticmethod
def screenshot():
"""靜態方法，屏幕截圖，並轉換為np.array數組"""
return np.array(ImageGrab.grab())
@staticmethod
def get_fourcc(name):
"""視頻編碼字典"""
fourcc_maps = {'.avi': 'I420',
'.m4v': 'mp4v',
'.mp4': 'avc1',
'.ogv': 'THEO',
'.flv': 'FLV1',
}
return fourcc_maps.get(name)
def init_videowriter(self, path):
"""獲取視頻編碼並新建視頻文件"""
if not path:
raise Exception('視頻路徑未設置，請設置\nvideo = ScreenshotVideo(fps,width,high)\nvideo = video(video_path)')
path = Path(path) if isinstance(path, str) else path
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*self.get_fourcc(path.suffix))
return cv2.VideoWriter(path.as_posix(), fourcc, self.fps, (self.width, self.high))
def video_record_doing(self, img):
"""將BGR數組轉換為RGB數組"""
im_cv = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)
self.video.write(im_cv)
def video_record_end(self):
"""錄制結束，根據條件判斷文件是否保存"""
self.video.release()
cv2.destroyAllWindows()
if self.save_file and self.kill:
Path(self.save_file).unlink()
def video_best_fps(self, path):
"""獲取電腦錄制視頻的最優幀率"""
video = cv2.VideoCapture(path)
fps = video.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
count = video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT)
self.best_fps = int(fps * ((int(count) / fps) / self.spend_time))
video.release()
def pre_video_record(self):
"""預錄制，以獲取最佳fps值"""
self.video = self.init_videowriter('test.mp4')
start_time = time.time()
for _ in range(10):
im = self.screenshot()
self.video_record_doing(im)
self.spend_time = round(time.time() - start_time, 4)
self.video_record_end()
time.sleep(2)
self.video_best_fps('test.mp4')
Path('test.mp4').unlink()
def insert_frame_array(self, frame_list):
"""Numpy增強截圖信息"""
fps_n = round(self.fps / self.best_fps)
if fps_n <= 0:
return frame_list
times = int(np.log2(fps_n)) # 倍率
for _ in range(times):
frame_list2 = map(average_n, [frame_list[0]] + frame_list[:-1], frame_list)
frame_list = [[x, y] for x, y in zip(frame_list2, frame_list)]
frame_list = [j for i in frame_list for j in i]
return frame_list
def frame2video_run(self):
"""使用opencv將連續型截圖轉換為視頻"""
self.video = self.init_videowriter(self.save_file)
start_time = time.time()
frame_list = []
while True:
frame_list.append(self.screenshot())
if self.flag:
break
self.spend_time = round(time.time() - start_time, 4)
if not self.kill: # 視頻錄制不被終止將逐幀處理圖像
frame_list = self.insert_frame_array(frame_list)
for im in frame_list:
self.video_record_doing(im)
self.video_record_end()
def hotkey(self):
"""熱鍵監聽"""
with keyboard.Listener(on_press=self.on_press) as listener:
listener.join()
def on_press(self, key):
try:
if key.char == 't': # 錄屏結束，保存視頻
self.flag = True
elif key.char == 'k': # 錄屏中止，刪除文件
self.flag = True
self.kill = True
except Exception as e:
print(e)
def run(self):
# 運行函數
# 設置守護線程
Thread(target=self.hotkey, daemon=True).start()
# 運行截圖函數
self.frame2video_run()
screen = ImageGrab.grab()
width, high = screen.size
video = ScreenshotVideo(width, high, fps=60)
video.pre_video_record() # 預錄制獲取最優fps
video('test1.mp4')
video.run()
總結
本文目前使用瞭opencv和相關模塊對屏幕進行錄制並轉換為視頻保存，學習將多個函數封裝為類，方便後續功能開發。學習的道路是無止境的，大膽的邁步走吧！
以上就是基於Python+OpenCV制作屏幕錄制工具的詳細內容，更多關於Python OpenCV屏幕錄制的資料請關註WalkonNet其它相關文章！
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