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一、引言

2021年4月8日武漢重啟一周年，這是個值得慶祝的日子，作為一個武漢人和一個死宅程式員，老猿也想在這個日子留下點什么，想起武漢長江兩岸的燈光秀，頓時有了主意，那就用程式實作一個武漢重啟慶祝的燈光秀短視頻吧，于是在4月7日晚開始構思和著手開發，4月8日晚終于順利完成，并且通過使用OpenCV、OpenCV+Moviepy兩種方式進行了實作，

本文介紹結合Python+OpenCV+Moviepy實作的思路和程序，Python+OpenCV實作的思路和程序將在另外的博文中單獨介紹，

二、實作思路

2.1、視頻內容設計

老猿是個沒有藝術細胞的人，因此這個視頻內容只能說僅能代表是個視頻而已，對最終的內容表現大家就不需要過多評價，

在創作該視頻前，對視頻進行了簡單規劃，將創作視頻分為片頭、視頻內容和片尾三部分：

片頭：5秒時間，展現一幅黃鶴樓的照片，并帶上“武漢重啟一周年燈光秀”的標題
視頻內容：全長35秒，每隔2秒隨機展現一張武漢燈光秀景觀圖，并在視頻中附上向上滾動的文字“熱烈慶祝武漢重啟一周年！”、“武漢萬歲！中國萬歲！”，并在視頻的左下角和右下角用紅綠藍三色畫三條向上晃動的線條表示彩色激光
片尾：25秒，每隔2秒隨機展現武漢的一張風景照，并展現“制作：老猿Python”等制作資訊，

2.2、開發設計

2.2.1、視頻圖片處理

視頻中用到的圖片都來源于互聯網，為了確保視頻輸出，所有圖片都調整到了統一大小，
在程式中通過全域變數將片頭使用影像使用了全域變數進行保存，視頻內容使用影像、片尾使用影像分別通過兩個全域生成器進行訪問，兩個全域生成器能從串列中順序取出圖片，并在到達串列結尾時回到第一個元素，當然生成器訪問的方法也可以不使用生成器而使用多個全域變數來實作，

2.2.2、燈光效果處理

在視頻內容部分，左下角和右下角發射的彩色激光，采用在背景圖片中根據時間動態繪制彩色線條，實作彩色激光晃動照射的效果，為了限制晃動范圍，設定了激光終點的x值的最小值和最大值，激光終點的位置根據時間動態計算，并在到達x值的最小值或最大值時自動回掃，

2.2.3、幀影像的生成

為了符合Moviepy剪輯get_frame函式僅帶一個時間引數t的要求，上面介紹的影像處理，全部集中在一個幀影像生成函式中處理，該函式僅帶一個引數時間t，

幀影像生成函式判斷時間來決定現在生成的內容是片頭、內容還是片尾，然后據此來進行幀影像的生成，生成時，需要判斷影像是否切換，因此需要記錄上一次切換的時間和切換后的影像，確保未達到切換時間前用上次影像作為幀影像的背景，達到切換時間要求后切換新的影像作為后續幀影像生成的背景，為此在該函式中使用了兩個全域變數來記錄當前幀影像背景圖片和上次切換時間，

2.2.4、輸出到視頻

為了將視頻輸出到檔案，通過Moviepy構建剪輯，指定幀影像生成函式，并給視頻附加音頻，然后使用剪輯輸出的方法將視頻輸出到指定檔案，最終得到一個完整的視頻，

三、具體實作

3.1、總流程

加載片頭影像，構造視頻內容、片尾需要使用影像訪問的生成器；
構建幀影像生成函式，根據幀影像生成邏輯生成幀影像
加載并系結音頻音頻、指定幀率、時長、幀影像生成函式構造視頻剪輯物件；
將視頻剪輯輸出到檔案，

3.2、定義兩個圖片獲取生成器函式

兩個圖片獲取生成器為構造視頻內容、片尾提供背景影像；

def getLightShowImgFun():#定義燈光秀圖片訪問生成器函式
    lightShowImgList = [cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-一橋俯瞰.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-一橋激光.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-二七橋.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-二橋.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-晴川橋.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-月湖.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-漢口.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-漢口3.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-漢口江景.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-遠光青山.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-隔江看漢口.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-青山.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-黃鶴樓.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀-龜山電視塔.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀_一橋.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀_一橋底部.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀_一橋遠景.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀_橋.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀_橋上燈.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀_武漢江邊.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀_遠橋.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀江景.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀江灘.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀激光.jpg'), (800, 600)),
                        cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\燈光秀遠觀漢口.jpg'), (800, 600))]
    index = 0
    count = len(lightShowImgList)
    while True:
        index += 1
        if index>=count:index = 1
        yield lightShowImgList[index-1]


def getWHImgFunc():#定義片尾圖片訪問生成器函式
    # 片尾背景圖片
    whImgList = [cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\東湖1.jpg'), (800, 600)),
                 cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\東湖2.jpg'), (800, 600)),
                 cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\東湖櫻園櫻花.jpg'), (800, 600)),
                 cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\武大牌樓.jpg'), (800, 600)),
                 cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\武大牌樓遠觀.jpg'), (800, 600)),
                 cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\武大櫻花2.jpg'), (800, 600)),
                 cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\武大櫻園頂高拍照.jpg'), (800, 600)),
                 cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\武大櫻園門洞.jpg'), (800, 600)),
                 cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\武大櫻園入口.jpg'), (800, 600)),
                 cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\武大老圖書館.jpg'), (800, 600))]

    index = 0
    count = len(whImgList)
    while True:
        index += 1
        if index>=count:index = 1
        yield whImgList[index-1]

3.3、全域變數初始化

全域變數主要是視頻片頭使用圖片hhlImg、兩個生成器，以及preImg,preTime用于記錄上次切換視頻圖片的圖片和切換時間，

#片頭背景圖片
hhlImg = cv2.resize(readImgFile(r'f:\pic\武漢\黃鶴樓.jpg'),(800,600))

#燈光秀背景圖片和片尾圖片全域生成器初始化
getLightShowImg = getLightShowImgFun()
getWHImg = getWHImgFunc()

#上次切換背景圖片和切換時間全域變數初始化
preImg,preTime = None,0

3.4、實作給背景影像添加彩色激光照射效果

lightShowImg函式實作給背景影像指定點發射彩色激光的特效，激光發射點固定，由引數lightStartPos指定，終點隨引數t在一定范圍內變化，終點x坐標受引數minX, maxX控制，同一個發射源的三激光之間的間距受引數distance控制，

def lightShowImg(bg,minX, maxX,distance,lightStartPos,t):
    """
    實作在背景影像上添加當前散發彩色激光的處理
    :param bg: 背景影像
    :param minX:燈光終點的最大x坐標
    :param maxX:燈光終點的最小x坐標
    :param distance: 不同燈光之間的間距
    :param lightStartPos: 燈光發射點
    :param t: 時間t
    :return: 添加了發射燈光的影像
    """
    x =  (minX+int(t*200))%(maxX*2) #按時間t計算燈光終點的x坐標，該坐標可以超出背景影像范圍
    img = np.array(bg)
    if x>maxX: #到達最大范圍，需要回掃
        x = 2*maxX-x
    color1,color2,color3 = (255,0,0),(0,255,0),(0,0 ,255 ) #藍、綠、紅三色

    cv2.line(img, lightStartPos, (x, 0), color1, 4)
    cv2.line(img, lightStartPos, (x + distance, 0), color2, 4)
    cv2.line(img, lightStartPos, (x - distance, 0), color3, 4)

    return img

3.4、幀圖片生成

makeframe函式實作幀圖片生成，帶一個引數t表示當前幀對應的剪輯時間，在函式內根據剪輯時間來判斷是生成片頭內容、燈光秀內容還是片尾內容生成t時刻對應幀影像回傳，

def makeframe(t):
    """
    makeframe函式實作幀圖片生成，帶一個引數t表示當前幀對應的剪輯時間，在函式內根據剪輯時間來判斷是生成片頭內容、燈光秀內容還是片尾內容生成t時刻對應幀影像回傳：
    1. 對于片頭，采用黃鶴樓照片作為背景，并在圖片中央顯示“武漢重啟一周年燈光秀”；
    2. 對于視頻內容，則每2秒從燈光秀圖片佇列中隨機取一張圖片作為當前背景影像，并呼叫lightShowImg增加左下角和右下角的彩色激光效果，同時動態向上滾動顯示“熱烈慶祝武漢重啟一周年”、“武漢萬歲！中國萬歲！”等標語；
    3. 對于片尾，則每2秒從武漢風景圖片佇列中隨機取一張圖片作為當前背景影像，同時動態向上滾動顯示制作資訊，
    :param t: 生成幀對應剪輯的時間位置
    :return: 對應幀影像
    """
    #生成t時刻的視頻幀影像
    global preImg,preTime
    print(f"\rt={t:4.2f}", end='')
    if t<5:#5秒片頭
        img = imgAddText(hhlImg,'武漢重啟一周年燈光秀',64,(255,0,0),vRefPos='C')
    elif t<40:#5-40秒燈光秀
        minX, maxX = 200, 1200  # 燈光橫向掃射范圍
        lightStartPos1 = (0, 600)  # 燈光1的發射點坐標設定為左下角
        lightStartPos2 = (800, 600)  # 燈光2的發射點坐標設定為右下角
        if (t-preTime)>2 or preImg is None:
            img = next(getLightShowImg)
            preImg,preTime  = img,t
        else:
            img = preImg
        img = lightShowImg(img, minX, maxX, 80,lightStartPos1, t)
        img = lightShowImg(img, minX-100, maxX+100,48, lightStartPos2, t)
        t = int((t-4)*40)%img.shape[0]
        img = imgAddText(img,'熱烈慶祝武漢重啟一周年！',48,(0,0,255),vRefPos=-80-t,)
        img = imgAddText(img, '武漢萬歲！中國萬歲！',48,(255,0,255),vRefPos=-t)
    else:#片尾
        if (t-preTime)>2 or preImg is None:
            img = next(getWHImg)
            preImg,preTime  = img,t
        else:
            img = preImg

        t = int((t - 39) * 20) % img.shape[0]
        img = imgAddText(img,"制作：老猿Python",36,(255,255,255),vRefPos=-120-t)
        img = imgAddText(img, "https://blog.csdn.net/LaoYuanPython",24,(255,255,255),vRefPos= -60-t)
        img = imgAddText(img, "2021年4月8日", 24, (255,255,255), vRefPos=-t)
    img = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2RGB)

    return img

3.5、制作視頻檔案

函式buildVideo用于制作視頻檔案：

def buildVideo():
    #構建視頻
    audio = AudioFileClip(r"F:\video\友誼之光.mp3").set_duration(65)
    clip = VideoClip(makeframe, False, 65).set_fps(24).set_audio(audio)
    clip.write_videofile(r"F:\video\lightShow.avi", codec='png', threads=8)

呼叫buildVideo函式即可完成視頻制作，

3.6、視頻效果

在這里插入圖片描述

四、小結

本文完整介紹了用Python+OpenCV+Moviepy制作一個慶祝武漢重啟一周年的武漢燈光秀短視頻的實作思路、程序、關鍵函式等，有助于理解OpenCV的影像操作、Moviepy生成視頻的實作，

更多相關moviepy知識的介紹請參考《https://blog.csdn.net/LaoYuanPython/article/details/108184832 Python音視頻剪輯庫MoviePy1.0.3中文教程導覽及可執行工具下載》的導覽式介紹，

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