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应用平台
屏幕录制部分
计算视频最优fps及使用numpy计算中间帧数组
使用pynput监听键盘按键
如何保存MP4格式视频
源码
总结
最近有在使用屏幕录制软件录制桌面，在用的过程中突发奇想，使用python能不能做屏幕录制工具，也锻炼下自己的动手能力。接下准备写使用python如何做屏幕录制工具的系列文章：
录制屏幕制作视频
录制音频
合成视频，音频
基于pyqt5制作可视化窗口
大概上述四个部分，希望自己能够尽快完善，接下来开始使用python制作屏幕录制部分。
应用平台
windows 10
python 3.7
屏幕录制部分
屏幕录制可以简单地理解为将屏幕快照以动图的形式播放，这里我选用PIL下的ImageGrab来截取屏幕画面，首先
pip install Pillow
之后需要将截取到的快照数组合成为视频，使用cv2模块
pip install opencv-python
ImageGrab类不能直接存储为视频，使用numpy模块进行数组化，再通过cv2.COLOR_BGR2RGB转换为cv2色彩通道。
pip install numpy
屏幕录制主要代码：
import numpy as np
from PIL import ImageGrab
import cv2
im = ImageGrab.grab()
width, high = im.size # 获取屏幕的宽和高
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'I420') # 设置视频编码格式
fps = 15 # 设置帧率
video = cv2.VideoWriter('test.avi', fourcc, fps, (width, high))
while True: # 开始录制
im = ImageGrab.grab()
im_cv = cv2.cvtColor(np.array(im), cv2.COLOR_BGR2RGB)
# 图像写入
video.write(im_cv)
if xx: # 当某某条件满足中断循环
break
video.release() # 释放缓存，持久化视频
测试运行可以保存屏幕快照为视频，但操作起来不优雅，也不利于后续的操作。
封装成类，继承线程父类，方便使用键盘来控制视频录制的结束。
from threading import Thread
class ScreenshotVideo(Thread):
def __init__(self):
"""初始化参数"""
super().__init__()
详细代码将在文末给出。
计算视频最优fps及使用numpy计算中间帧数组
实际操作中视频录制在不同电脑中会出现不一样的帧率，导致视频播放或快或慢，需要根据不同的电脑计算出相应的最优fps值。
def video_best_fps(self, path):
"""获取电脑录制视频的最优帧率"""
video = cv2.VideoCapture(path) # 读取视频
fps = video.get(cv2.CAP_PROP_FPS) # 获取当前视频的帧率
count = video.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT) # 获取视频帧数，即该视频有多少幅画面
self.best_fps = int(fps * ((int(count) / fps) / self.spend_time)) # 计算播放时间与录制时间对比得到最优帧率
video.release()
再调整帧率参数进行录制视频就减弱了视频播放太快或者太慢。也可以给视频增加帧数从而延长播放时间，这里我采用一种很简单的方法增加视频帧，仅供参考。
from numba import jit
# 使用numpy计算相邻两帧图像且更接近于后一帧的图像
# 调用jit方法加速数组计算
@jit(nopython=True)
def average_n(x, y):
"""Numpy计算趋近值"""
return ((x + y + y) // 3).astype(x.dtype)
该方法仅针对于设置的fps比最优fps要高时，处理后的视频观感，视频还是较为急促，但是细节帧增多，所以播放时长会比未处理前的要长，略有残影。
使用pynput监听键盘按键
在视频录制中，并不知道视频何时结束，所以用while循环包裹录制代码，但也不可能让代码无休止的运行下去，在此使用监听键盘模块来中断录制代码的运行。
from pynput import keyboard # pip install pynput
def hotkey(self):
"""热键监听"""
with keyboard.Listener(on_press=self.on_press) as listener:
listener.join()
def on_press(self, key):
try:
if key.char == 't': # 录屏结束，保存视频
self.flag = True
elif key.char == 'k': # 录屏中止，删除文件
self.flag = True
self.kill = True
except Exception as e:
print(e)
按下键盘“T”键时，结束录制，保存视频。“K”键则是停止录制，删除缓存文件。
如何保存MP4格式视频
视频编码格式应该为('a', 'v', 'c', '1')，文件后缀为'.mp4'，在录制前先去下下载对应平台的dll.bz2文件，将压缩包解压放在项目文件夹下。
源码
本文实现的源码如下：
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计算趋近值"""
return ((x + y + y) // 3).astype(x.dtype)
class ScreenshotVideo(Thread):
def __init__(self, width, high, path='', fps=15):
"""初始化参数"""
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):
"""重载视频路径，便于类的二次调用"""
self.save_file = Path(path)
self.video = self.init_videowriter(self.save_file)
@staticmethod
def screenshot():
"""静态方法，屏幕截图，并转换为np.array数组"""
return np.array(ImageGrab.grab())
@staticmethod
def get_fourcc(name):
"""视频编码字典"""
fourcc_maps = {'.avi': 'I420',
'.m4v': 'mp4v',
'.mp4': 'avc1',
'.ogv': 'THEO',
'.flv': 'FLV1',
}
return fourcc_maps.get(name)
def init_videowriter(self, path):
"""获取视频编码并新建视频文件"""
if not path:
raise Exception('视频路径未设置，请设置\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):
"""将BGR数组转换为RGB数组"""
im_cv = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)
self.video.write(im_cv)
def video_record_end(self):
"""录制结束，根据条件判断文件是否保存"""
self.video.release()
cv2.destroyAllWindows()
if self.save_file and self.kill:
Path(self.save_file).unlink()
def video_best_fps(self, path):
"""获取电脑录制视频的最优帧率"""
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):
"""预录制，以获取最佳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增强截图信息"""
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将连续型截图转换为视频"""
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: # 视频录制不被终止将逐帧处理图像
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):
"""热键监听"""
with keyboard.Listener(on_press=self.on_press) as listener:
listener.join()
def on_press(self, key):
try:
if key.char == 't': # 录屏结束，保存视频
self.flag = True
elif key.char == 'k': # 录屏中止，删除文件
self.flag = True
self.kill = True
except Exception as e:
print(e)
def run(self):
# 运行函数
# 设置守护线程
Thread(target=self.hotkey, daemon=True).start()
# 运行截图函数
self.frame2video_run()
screen = ImageGrab.grab()
width, high = screen.size
video = ScreenshotVideo(width, high, fps=60)
video.pre_video_record() # 预录制获取最优fps
video('test1.mp4')
video.run()
总结
本文目前使用了opencv和相关模块对屏幕进行录制并转换为视频保存，学习将多个函数封装为类，方便后续功能开发。学习的道路是无止境的，大胆的迈步走吧！
小伙伴们，快快用实践一下吧！如果在学习过程中，有遇到任何问题，欢迎关注我，我拉你进Python学习交流群共同探讨学习。
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