使用 node.js + ffmpeg 实现视频转动图接口服务,利用 child_process 执行 ffmpeg 命令行实现,理论上可以ffmpeg所有功能。

环境

依赖包

使用npm 安装所需的依赖包

# npm 
npm install express multer 
# or yarn 
yarn add express multer
  • Express 是基于 Node.js 平台,快速、开放、极简的 Web 开发框架
  • Multer 是用于处理文件上传的中间件

搭建Https服务器

搭建服务器主要有以下作用:
  1. 上传视频文件到服务器以进行处理
  2. 处理完成后的GIF图保存在服务器的静态目录下,以便让用户访问 / 下载
// index.js 
const express = require('express'); 
const fs = require('fs'); 
const path = require('path'); 
const http = require('http'); 
const https = require('https'); 
 
//static 托管静态文件 用于客户端访问gif图片 
app.use('/public',express.static(path.join(__dirname,'public'))); 
 
//引入 ffmpegRouter.js  
const ffmpegRouter= require('./ffmpegRouter') 
app.use('/ffmpeg',ffmpegRouter); 
 
// Configuare https 
const options = { 
  key : fs.readFileSync('[key文件路径]'), 
  cert: fs.readFileSync("[pem文件路径]"), 
} 
http.createServer(app).listen(80); // http端口 
https.createServer(options, app).listen(443); // https 端口

路由 ffmpegRouter.js

// ffmpegRouter.js 
const express = require('express') 
const router = express.Router() 
const fs = require('fs') 
const child = require('child_process') 
const multer  = require('multer') 
 
const storage = multer.diskStorage({ 
  destination: function(req,file,cb){ 
    cb(null,'./uploads'); 
  }, 
  filename: function(req,file,cb){ 
    // 以时间格式来命名文件,28800000为8小时的毫秒数,为了去除时区的误差 
    const date = new Date(Date.now()+28800000).toJSON().substring(5, 16).replace(/(T|:)/g, '-'); 
    // 随机 0 ~ 1000 的整数,防止同一时间上传的文件被覆盖 
    const random = parseInt(Math.random() * 1000); 
    // 提取文件类型 
    const type = file.originalname.split('.').pop(); 
    const filename = `${date}-${random}.${type}` 
    cb(null,filename); 
  } 
}); 
const upload = multer({ storage }) 
 
router.post('/transform/gif', upload.single('file'), (req, res) => { 
  transform(req.file, req, res) 
}) 
 
function transform(file, req, res) { 
  let { path, filename } = file; 
  let {  
    start, //开始时间 
    end, //结束时间 
    sizeLimit, //大小限制 
    dpi, //分辨率 
    framePerSecond, //每秒帧率 
    pts, //倍速 
    toning, //调色 
    contrast, // 对比度 
    brightness, // 亮度 
    saturation, // 饱和度 
    effects, // 特效 
    crop, // 裁剪 
  } = req.body; 
  //类型检查 
  let type = filename.split('.').pop(); 
  let allowTypes = ['gif', 'mp4','avi', 'amv', 'dmv', 'mov', 'qt', 'flv', 'mpeg', 'mpg', 'm4v', 'm3u8', 'webm',  
    'mtv', 'dat', 'wmv', 'ram', '3gp', 'viv', 'rm', 'rmvb']; 
  if (!allowTypes.includes(type)) { 
    fs.unlink(path, () => { 
      console.log(`文件类型不支持:${filename} `); 
    }); 
    return res.send({ err: -2, msg: '文件类型不支持' }); 
  } 
 
  const Option = { 
    list: ['-ss', '-to', '-i', '-fs', '-vf', '-s', '-r', '-y'], 
    init() { 
      this.list.forEach(x => this[x] = '') 
    }, 
    add(name, value) { 
      this[name] += (this[name] ? ',' : '') + value; 
    }, 
    get(name) { 
      return this[name] ? `${name} ${this[name]} ` : '' 
    }, 
    toString() { 
      return this.list.reduce(((p,c) =>  p + this.get(c) ),'') 
    } 
  } 
  Option.init() 
 
  /** 
   *  ...配置Option 下文解释 
   */ 
 
  Option.add('-i', path); 
  let rfilen = `public/picture/gif/${filename}.gif` 
  Option.add('-y', rfilen); 
 
  let optionStr = Option.toString() 
 
  child.exec(`ffmpeg ${optionStr}`, function (err) { 
    fs.unlink(path, () => { 
      console.log('视频转GIF:' + filename); 
      console.log(optionStr); 
    }); 
 
    if (err) { 
      console.error(err) 
      res.send({ err: -1, msg: err }) 
    } else { 
      //定时删除 
const mins = 60 * 3; 
      const limitTime = mins * 60 * 1000 
      const expired = +new Date() + limitTime 
      const stat = fs.statSync(rfilen) 
      setTimeout(() => { 
        fs.unlink(rfilen, () => { 
          console.log(`GIF文件:${filename} 已删除!`) 
        }); 
      }, limitTime) 
      res.send({ 
        err: 0, 
        msg: `视频转gif处理成功,有效期${mins}分钟!`, 
        url: `https://[服务器地址]/${rfilen}`, 
        size: stat.size, 
        expiredIn: expired, 
      }); 
    } 
  }) 
} 
 
module.exports = router

body数据

 

Option

const Option = { 
    list: ['-ss', '-to', '-i', '-fs', '-vf', '-s', '-r', '-y'], 
    init() { 
      this.list.forEach(x => this[x] = '') 
    }, 
    add(name, value) { 
      this[name] += (this[name] ? ',' : '') + value; 
    }, 
    get(name) { 
      return this[name] ? `${name} ${this[name]} ` : '' 
    }, 
    toString() { 
      return this.list.reduce(((p,c) =>  p + this.get(c)),'') 
    } 
}

Option.list

该字段的顺序就是导出字符串时的选项顺序

-ss : 当用作输入选项时(在-i之前),在该输入文件中查找位置。(作为开始时间点)
-to : 结束读取的时间点
-i : 输入文件的地址
-fs :  设置文件大小限制,以字节表示。超过限制后不再写入字节块。输出文件的大小略大于请求的文件大小。
-vf : -filter:v的简称,创建滤波图并使用它来过滤流,本文用于修改倍速和分辨率
-s : 设置帧大小,用于设置分辨率
-r : 设置帧率
-y : 输出文件地址,注意:重复名直接覆盖而不询问
内容参考自: ffmpeg 文档

Option.init()

初始化设置,为 Option 添加 list 里的所有字段

Option.add(name, value)

为字段添加值,若不为空,则在前面添加 "," 来分隔

Option.get(name)

获取某个选项的值,把 key 和 value 拼接起来,自动在尾部添加空格,若没有数据则返回空字符串

Option.toString()

利用 Array.prototype.reduce() 方法,按照顺序返回所有字段字符串

打印结果

 

 

配置

配置的参数设置都是参考  ffmpeg 文档 ,若想要实现更多功能可以前往官网查阅资料。
需要注意的点:
  • 使用了 -vf scale=... 命令之后,会将视频的分辨率改变,所以crop的对应值会对应改变,具体实现逻辑放在前端实现。 后面会写一篇文章关于小程序端的实现。
//时间 
if (start && end){ 
    if (Number(start) > Number(end)) { 
        return res.send({ err: -4, msg: '时间参数错误' }) 
    } 
    Option.add('-ss',start) 
    Option.add('-to',end) 
} 
//大小限制 
if (sizeLimit && sizeLimit != '默认') { 
    Option.add('-fs', sizeLimit) 
} 
//分辨率 
if (dpi) { 
    if (dpi == '默认') { 
        dpi = '480p'; 
    } 
    if (dpi.endsWith('p')) { 
        Option.add('-vf', `scale=-2:${dpi.substr(0, dpi.length - 1)}`) 
    } else { 
        Option.add('-s',dpi) 
    } 
} 
//帧率 
if (framePerSecond && framePerSecond != '默认') { 
    Option.add('-r', framePerSecond); 
} 
//倍速 
if (pts && pts != '默认') { 
    pts = Number(pts) 
    pts = 1 / pts; 
    if (pts < 0.25) { 
        pts = 0.25  
    } else if (pts > 4) { 
        pts = 4 
    } 
    Option.add('-vf', `setpts=${pts}*PTS`) 
} 
//调色 
if (contrast !== undefined || brightness !== undefined || saturation !== undefined) { 
    const list = [] 
    if (contrast !== undefined) { 
        list.push(`contrast=${contrast}`) 
    } 
    if (brightness !== undefined) { 
        list.push(`brightness=${brightness}`) 
    } 
    if (saturation !== undefined) { 
        list.push(`saturation=${saturation}`) 
    } 
    Option.add("-vf", 'eq=' + list.join(':')); 
} 
if (crop) { 
    Option.add('-vf', `crop=${crop}`) 
} 
//特效 
if (effects && effects != '默认') { 
    switch(effects){ 
        case '边缘' : Option.add("-vf", "edgedetect=low=0.1:high=0.4");break; 
        case '油画' : Option.add("-vf", "edgedetect=mode=colormix:high=0");break; 
        case '上下切割' : Option.add("-vf", "stereo3d=abl:sbsr");break; 
        case '模糊' : Option.add('-vf','boxblur=2:1');break; 
        case '防抖' : Option.add('-vf','deshake=edge=1:search=0');break; 
        case '倒放' : Option.add('-vf','reverse');break; 
        default: break; 
    } 
}

优化

但只是讲述了最基本的流程,从设计上看比较拙略,有许多可以改进的地方。本文主要从以下几个角度进行优化

  1. 抽离出视频转动图的逻辑作为一个 RequestHandler (中间件);
  2. 在该中间件的基础上新增更多接口服务;
  3. 抽离出 Option 设计成一个 class (用于执行 ffmpeg 命令行的类);
  4. 使用 crontab 定时执行删除任务,替代 setTimeout 定时器任务;
  5. 使用 ffmpeg 生成 全局调色板 增加画面质量

优化 - 封装 Option 为 class 对象

// ffmpegOption.js 
const propertys = ['-v', '-ss', '-to', '-i', '-fs', '-crf', '-preset', '-vf', "-lavfi", '-s', '-r', '-y'] 
 
module.exports = class { 
  constructor () { 
    this.init() 
  } 
  init() { 
    propertys.forEach(x => this[x] = '') 
  } 
  add(name, value) { 
    this[name] += (this[name] ? ',' : '') + value 
  } 
  set(name, value) { 
    this[name] = value; 
  } 
  get(name) { 
    return this[name] ? `${name} ${this[name]} ` : '' 
  } 
  getValue(name) { 
    return this[name] 
  } 
  toString() { 
    return 'ffmpeg ' + propertys.reduce(((p, c) => p + this.get(c)), '') 
  } 
}

由于某些场景需要,添加了 set 、getValue 方法。使用时只需要引入该模块然后实例化即可。

const ffmpegOption = require("./ffmpegOption") 
const Option = new ffmpegOption()

关于 propertys 的设置,可以参考 ffmpeg 官方文档 。

优化 - 视频转动图 handler

// ffmpeg.js 
const fs = require('fs') 
const util = require('util'); 
const child = require('child_process') 
const exec = util.promisify(child.exec); 
const ffmpegOption = require("./ffmpegOption") 
 
function custom_transfrom(path) { 
  return (req, res) => { 
    let { filename } = req.body 
    const filePath = require('path').join(path, filename) 
    try { 
      fs.statSync(filePath) 
    } catch { 
      return res.send({ err: -4, msg: 'File Not Found'}) 
    } 
    req.file = { 
      filename, 
      path: filePath, 
    } 
    transform(req, res) 
  } 
} 
 
async function transform(req, res) { 
    // ...... 
} 
 
module.exports = { 
  transform, 
  custom_transfrom, 
}

该模块里两个方法:

  • transform :转换动图的方法。
  • custom_transform :高阶函数,接受一个路径参数,返回一个自定义文件路径的 hander,把文件信息挂载在 req.file 然后调用 transform ,用于处理服务器本地文件的文件,无需用户上传。

用 util.promisify 方法把 child_process.exec 方法转换成 promise ,减少回调函数的嵌套。

需要注意的是:"如果调用 exec 方法的 util.promisify() 版本,则返回 Promise(会传入具有 stdout 和 stderr 属性的 Object)。 返回的 ChildProcess 实例会作为 child 属性附加到 Promise。 如果出现错误(包括导致退出码不为 0 的任何错误),则返回 reject 的 promise,并传入与回调中相同的 error 对象,但是还有两个额外的属性 stdout 和 stderr。" ( 参考: node 官方文档 )

优化 - 路由调用

const express = require('express') 
const router = express.Router() 
const upload = require('../../util/multer') 
const ffmpeg = require('./ffmpeg'); 
 
// 上传视频 -> 转成GIF 
router.post('/gif', upload.single('file'), ffmpeg.transform) 
// 本地视频转换成GIF (无需上传) 
router.post('/gif-temp', ffmpeg.custom_transfrom('uploads')) 
// 本地动图转换成GIF (GIF修改) 
router.post('/gif-local', ffmpeg.custom_transfrom('public/picture/gif')) 
 
module.exports = router 
upload 是中间件 multer 构造出的 multer 对象。 
 
/gif :upload.single() 上传文件,再调用 ffmpeg.transform 生成成 gif。 
 
/gif-temp :用户调用 /gif上传视频文件之后,再次视频转动图时无需再次上传,只需调用该接口从上传文件夹找到对应的文件转换就行了。 
 
/gif-local :与上面的类似,只是切换了文件夹路径,在生成的 gif 里找到对应的文件,再根据 body 数据把 gif 转换成对应格式。

优化 - 使用全局调色板提升动图质量

此处参考:
Linux公社 - 使用 FFmpeg 处理高质量 GIF 图片
OSCHINA - 使用 FFmpeg 处理高质量 GIF 图片
// ffmpeg.js transform funciton 
// 调色板图片路径 
PalettePicPath = `tmp/palette-${filename}.png`; 
await exec(`ffmpeg ${Option.get('-ss') + Option.get('-to')} -i ${path} -vf palettegen  -y ${PalettePicPath}`) 
    .catch(err => { 
        console.error("全局调色板生成错误:", err); 
    }) 
Option.add('-i', PalettePicPath) 
Option.add('-lavfi', Option.getValue('-vf')) 
Option.add('-lavfi', `paletteuse`) 
Option.set('-vf', '');

-ss 和 -to 指定开始和结束时间,以减少生成的时间,在 -vf 添加 "palettegen" 。这个滤波器对每一帧的所有颜色制作一个直方图,并且基于这些生成一个调色板。

 

调色板文件

将调色板作为输入源需要指定两个-i (一个源文件、一个调色板文件), -vf 的配置需要换成 -lavfi 以配置全局的滤波 (同-filter_complex),并同样在后边添加 "paletteuse"

因为要指定两个输入源,所以在后面配置 -i 时需要这样:

// -i input.mp4 -i palette.png 
Option.set('-i', `${path} ${Option.get('-i')}`);

path 为源文件路径,Option.get('-i') 为上文添加的配置。

这是为什么 ffmpegOption.js 中要添加  set() 和  getValue() 的原因,实现的方法有很多种,这里选择了最省事的方法

Crontab 定时删除文件

上回使用 setTimeout 来执行定时任务,当访问量较大时,由于闭包导致内存泄露,会让服务器性能下降,是一个不靠谱的设计。

使用 crontab,每小时执行一次 查找并删除两小时前的 gif 和 mp4 文件。

crontab -e 
0  *  *   *   *     find /root/miniprogram/ -regex ".+\.\(gif\|mp4\)$" -mmin +120  -exec rm {} \;

exec 执行命令

去掉了 child_process.exec 的回调函数,和 setTimeout 函数,整个世界变得很清静。

转换后删除配色板文件,再返回即可。

// ffmpeg.js transform funciton 
const ffmpegCommand = Option.toString() 
 
await exec(ffmpegCommand) 
  .catch(err => { 
    console.error(err) 
    res.send({ err: -1, msg: 'exec error' }) 
  }) 
PalettePicPath && fs.unlink(PalettePicPath, () => { 
  console.log("配色板文件清除") 
}) 
 
const expired = +new Date() + 3 * 60 * 60 * 1000 
const stat = fs.statSync(rfilen) 
res.send({ 
  err: 0, 
  msg: `ok`, 
  url: `https://${config.host}/${rfilen}`, 
  size: stat.size, 
  expiredIn: expired, 
});

 

 


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