WebCodecs VideoFrame: kaader-taseme videote töötlemine brauseris

WebCodecs API esindab märkimisväärset hüpet edasi veebipõhises meediumi töötlemises, pakkudes arendajatele madala taseme juurdepääsu video- ja helikodekitele otse JavaScriptist. Selle võimsate funktsioonide hulgas paistab VideoFrame liides silma kui peamine võimaldaja täiustatud kaadri taseme videomanipulatsiooniks. See artikkel süveneb VideoFrame'i võimalustesse, uurides selle kasutusviise, eeliseid ja praktilisi näiteid.

Mis on WebCodecs?

WebCodecs eksponeerib madala taseme kodeki API-sid (video ja heli) veebile. See tähendab, et selle asemel, et loota brauseri sisseehitatud meediumite käsitlemisele, saavad arendajad nüüd kodeerimis- ja dekodeerimisprotsessi üle peenhäälestatud kontrolli teostada. See avab uksed paljudele rakendustele, mis olid varem piiratud <video> ja <audio> elementide võimalustega.

WebCodec'i peamised eelised hõlmavad:

• Madala taseme juurdepääs: Otsene kontroll kodeerimis- ja dekodeerimisparameetrite üle.
• Parem jõudlus: Kasutage riistvaralist kiirendust tõhusaks töötlemiseks.
• Paindlikkus: Tugi erinevatele kodekitele ja konteineriformaatidele.
• Reaalajas töötlemine: Võimaldage reaalajas video- ja helirakendusi.

VideoFrame'i tutvustus

Liides VideoFrame esindab ühte videokaadrit. See võimaldab teil pääseda ligi videokaadri toorpikseliandmetele ja manipuleerida neid programselt. See võime on oluline järgmiste ülesannete jaoks:

• Videotöötlus: Filtrite, efektide ja transformatsioonide rakendamine üksikutele kaadritele.
• Arvutinägemine: Videosisu analüüsimine objektide tuvastamiseks, näotuvastuseks ja muudeks masinõppe ülesanneteks.
• Reaalajas videote töötlemine: Reaalajas efektide ja analüüsi rakendamine videovoogudele.
• Kohandatud kodekid: Kohandatud kodeerimis- ja dekodeerimisloogika rakendamine.

Peamised omadused ja meetodid

Liides VideoFrame pakub mitmeid olulisi omadusi ja meetode:

• format: Tagastab videokaadri vormingu (nt "I420", "RGBA").
• codedWidth: Tagastab videokaadri kodeeritud laiuse pikslites.
• codedHeight: Tagastab videokaadri kodeeritud kõrguse pikslites.
• displayWidth: Tagastab videokaadri kuvalaiuse pikslites.
• displayHeight: Tagastab videokaadri kuva kõrguse pikslites.
• timestamp: Tagastab videokaadri ajatempli mikrosekundites.
• duration: Tagastab videokaadri kestuse mikrosekundites.
• copyTo(destination, options): Kopeerib videokaadri andmed sihtkohta.
• close(): Vabastab videokaadriga seotud ressursid.

VideoFrame'i kasutusjuhtumid

Liides VideoFrame avab tohutu hulga võimalusi veebipõhiseks videote töötlemiseks. Siin on mõned veenvad kasutusjuhtumid:

1. Reaalajas videokonverentsid kohandatud efektidega

Videokonverentsirakendused saavad kasutada VideoFrame'i reaalajas efektide rakendamiseks videovoogudele. Näiteks võiksite rakendada taustahägu, virtuaalseid taustu või näofiltreid otse brauseris. See nõuab videovoo jäädvustamist kasutaja kaamerast, kaadrite dekodeerimist WebCodecsi abil, soovitud efektide rakendamist VideoFrame'ile ja seejärel muudetud kaadrite uuesti kodeerimist edastamiseks. Kujutage ette ülemaailmset meeskonda, kes teeb projektiga koostööd; iga liige võiks valida oma kultuuripärandit esindava tausta, nagu Eiffeli torn, Hiina müür või Machu Picchu, soodustades ühendustunnet distantside ületamisel.

Näide: Taustahägu

See näide näitab, kuidas rakendada videokaadri taustale lihtsat hägufiltrit. See on lihtsustatud illustratsioon; tootmisvalmis rakendus nõuaks keerukamaid tehnikaid nagu taustasegmentatsioon.

            // Eeldades, et teil on VideoFrame objekt nimega 'frame'

// 1. Kopeerige kaadri andmed lõuendile
const canvas = document.createElement('canvas');
canvas.width = frame.displayWidth;
canvas.height = frame.displayHeight;
const ctx = canvas.getContext('2d');

const imageData = new ImageData(frame.format === 'RGBA' ? frame.data : convertToRGBA(frame), frame.displayWidth, frame.displayHeight);
ctx.putImageData(imageData, 0, 0);

// 2. Rakendage hägufilter (kasutades teeki või kohandatud rakendust)
// See on lihtsustatud näide; reaalne hägufilter oleks keerulisem
for (let i = 0; i < 5; i++) { // Rakenda hägu mitu korda tugevama efekti saavutamiseks
  ctx.filter = 'blur(5px)';
  ctx.drawImage(canvas, 0, 0);
}

ctx.filter = 'none'; // Lähtesta filter

// 3. Hankige töödeldud pildiandmed
const blurredImageData = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);

// 4. Looge töödeldud andmetest uus VideoFrame
const blurredFrame = new VideoFrame(blurredImageData.data, {
  format: 'RGBA',
  codedWidth: frame.codedWidth,
  codedHeight: frame.codedHeight,
  displayWidth: frame.displayWidth,
  displayHeight: frame.displayHeight,
  timestamp: frame.timestamp,
  duration: frame.duration,
});

// 5. Asenda originaalkaader hägustatud kaadriga
frame.close(); // Vabasta originaalkaader
frame = blurredFrame;

            

              
                Copy
              
            
          

Olulised kaalutlused:

• Jõudlus: Reaalajas videote töötlemine on arvutusmahukas. Optimeerige oma koodi ja kasutage võimalusel riistvaralist kiirendust.
• Taustasegmentatsioon: Oluline on esiplaan (inimene) täpselt taustast eraldada realistlike efektide saavutamiseks. Kaaluge masinõppel põhinevate taustasegmentatsiooni tehnikate kasutamist.
• Kodeki ühilduvus: Veenduge, et kodeerimis- ja dekodeerimiskodekid ühilduvad sihtplatvormi ja brauseriga.

2. Täiustatud videotöötlus ja järeltöötlus

VideoFrame võimaldab täiustatud videotöötlus- ja järeltöötlusvõimalusi otse brauseris. See hõlmab funktsioone nagu värviparandus, visuaalsed efektid ja kaadri-haaval animatsioon. Kujutage ette filmitegijat Mumbais, graafilist disainerit Berliinis ja helitehnikut Los Angeleses, kes teevad koostööd lühifilmi kallal täielikult veebipõhises redigeerimisstuudios, kasutades VideoFrame'i jõudu täpsete visuaalsete kohanduste tegemiseks.

Näide: Värviparandus

See näide demonstreerib lihtsat värviparanduse tehnikat, reguleerides videokaadri heledust ja kontrasti.

            // Eeldades, et teil on VideoFrame objekt nimega 'frame'

// 1. Kopeerige kaadri andmed lõuendile
const canvas = document.createElement('canvas');
canvas.width = frame.displayWidth;
canvas.height = frame.displayHeight;
const ctx = canvas.getContext('2d');

const imageData = new ImageData(frame.format === 'RGBA' ? frame.data : convertToRGBA(frame), frame.displayWidth, frame.displayHeight);
ctx.putImageData(imageData, 0, 0);

// 2. Reguleerige heledust ja kontrasti
const brightness = 0.2; // Reguleerige vastavalt vajadusele
const contrast = 1.2;   // Reguleerige vastavalt vajadusele

const data = imageData.data;
for (let i = 0; i < data.length; i += 4) {
  // Punane
  data[i] = (data[i] - 128) * contrast + 128 + brightness * 255;
  // Roheline
  data[i + 1] = (data[i + 1] - 128) * contrast + 128 + brightness * 255;
  // Sinine
  data[i + 2] = (data[i + 2] - 128) * contrast + 128 + brightness * 255;
}

// 3. Uuenda lõuendit muudetud pildiandmetega
ctx.putImageData(imageData, 0, 0);

// 4. Looge töödeldud andmetest uus VideoFrame
const correctedFrame = new VideoFrame(imageData.data, {
  format: 'RGBA',
  codedWidth: frame.codedWidth,
  codedHeight: frame.codedHeight,
  displayWidth: frame.displayWidth,
  displayHeight: frame.displayHeight,
  timestamp: frame.timestamp,
  duration: frame.duration,
});

// 5. Asenda originaalkaader korrigeeritud kaadriga
frame.close(); // Vabasta originaalkaader
frame = correctedFrame;

            

              
                Copy
              
            
          

Põhilised kaalutlused:

• Jõudlus: Keerulised efektid võivad olla arvutusmahukad. Optimeerige oma koodi ja kaaluge WebAssembly'i kasutamist jõudluskriitiliste ülesannete jaoks.
• Värviruumid: Olge teadlik oma videos kasutatavatest värviruumidest ja veenduge, et teie värviparandusalgoritmid sobivad konkreetse värviruumiga.
• Mittetulunduslik redigeerimine: Rakendage mittetulunduslik redigeerimisvoog, et kasutajad saaksid hõlpsalt muudatusi tagasi võtta.

3. Arvutinägemise rakendused

VideoFrame võimaldab teil videokaadritest piksliandmeid eraldada ja sisestada need arvutinägemise algoritmidesse. See avab võimalusi sellisteks rakendusteks nagu objektide tuvastamine, näotuvastus ja liikumise jälgimine. Näiteks võiks Singapuri turvafirma kasutada VideoFrame'i järelevalvekaadrite reaalajas analüüsimiseks, kahtlase tegevuse tuvastamiseks ja ametiasutuste teavitamiseks. Brasiilia põllumajandustehnoloogiaettevõte võiks analüüsida droonide kaadreid põllukultuuridest, tuvastades haigustest või kahjuritest mõjutatud piirkondi, kasutades arvutinägemise tehnikaid, mida rakendatakse üksikutele VideoFrame'idele.

Näide: Lihtne servatuvastus

See näide demonstreerib väga lihtsat servatuvastusalgoritmi, kasutades Sobeli operaatorit. See on lihtsustatud näide ja reaalmaailma rakendus kasutaks keerukamaid tehnikaid.

            // Eeldades, et teil on VideoFrame objekt nimega 'frame'

// 1. Kopeerige kaadri andmed lõuendile
const canvas = document.createElement('canvas');
canvas.width = frame.displayWidth;
canvas.height = frame.displayHeight;
const ctx = canvas.getContext('2d');

const imageData = new ImageData(frame.format === 'RGBA' ? frame.data : convertToGrayscale(frame), frame.displayWidth, frame.displayHeight);
ctx.putImageData(imageData, 0, 0);

// 2. Rakenda Sobeli operaator servatuvastuseks
const data = imageData.data;
const width = frame.displayWidth;
const height = frame.displayHeight;

const edgeData = new Uint8ClampedArray(data.length);

for (let y = 1; y < height - 1; y++) {
  for (let x = 1; x < width - 1; x++) {
    const i = (y * width + x) * 4;

    // Sobeli operaatorid
    const gx = (data[(y - 1) * width + (x - 1)] * -1) + (data[(y - 1) * width + (x + 1)] * 1) +
               (data[y * width + (x - 1)] * -2) + (data[y * width + (x + 1)] * 2) +
               (data[(y + 1) * width + (x - 1)] * -1) + (data[(y + 1) * width + (x + 1)] * 1);

    const gy = (data[(y - 1) * width + (x - 1)] * -1) + (data[(y - 1) * width + x] * -2) + (data[(y - 1) * width + (x + 1)] * -1) +
               (data[(y + 1) * width + (x - 1)] * 1) + (data[(y + 1) * width + x] * 2) + (data[(y + 1) * width + (x + 1)] * 1);

    // Arvuta suurus
    const magnitude = Math.sqrt(gx * gx + gy * gy);

    // Normaliseeri suurus
    const edgeValue = Math.min(magnitude, 255);

    edgeData[i] = edgeValue;
    edgeData[i + 1] = edgeValue;
    edgeData[i + 2] = edgeValue;
    edgeData[i + 3] = 255; // Alpha
  }
}

// 3. Looge uus ImageData objekt servaandmetega
const edgeImageData = new ImageData(edgeData, width, height);

// 4. Uuenda lõuendit servaandmetega
ctx.putImageData(edgeImageData, 0, 0);

// 5. Looge töödeldud andmetest uus VideoFrame
const edgeFrame = new VideoFrame(edgeImageData.data, {
  format: 'RGBA',
  codedWidth: frame.codedWidth,
  codedHeight: frame.codedHeight,
  displayWidth: frame.displayWidth,
  displayHeight: frame.displayHeight,
  timestamp: frame.timestamp,
  duration: frame.duration,
});

// 6. Asenda originaalkaader serva tuvastatud kaadriga
frame.close(); // Vabasta originaalkaader
frame = edgeFrame;

function convertToGrayscale(frame) {
  const rgbaData = frame.data;
  const width = frame.displayWidth;
  const height = frame.displayHeight;
  const grayscaleData = new Uint8ClampedArray(width * height);

  for (let i = 0; i < rgbaData.length; i += 4) {
    const r = rgbaData[i];
    const g = rgbaData[i + 1];
    const b = rgbaData[i + 2];

    const grayscale = 0.299 * r + 0.587 * g + 0.114 * b;

    const index = i / 4;
    grayscaleData[index] = grayscale;
  }

  return grayscaleData;
}


            

              
                Copy
              
            
          

Olulised kaalutlused:

• Jõudlus: Arvutinägemise algoritmid võivad olla arvutusmahukad. Optimaalse jõudluse saavutamiseks kasutage WebAssembly't või spetsiaalseid arvutinägemise teeke.
• Andmevormingud: Veenduge, et sisendandmete vorming ühildub teie kasutatavate arvutinägemise algoritmetega.
• Eetilised kaalutlused: Olge teadlik arvutinägemistehnoloogia kasutamise eetilistest tagajärgedest, eriti sellistes valdkondades nagu näotuvastus ja järelevalve. Järgige privaatsusreegleid ja tagage oma andmetöötlustavade läbipaistvus.

Praktiline rakendamine WebCodecsiga

VideoFrame'i tõhusaks kasutamiseks peate selle integreerima WebCodecs API-ga. Siin on protsessi üldine ülevaade:

1. Hankige videovoog: Jäädvustage videovoog kasutaja kaamerast või laadige videofail.
2. Looge VideoDecoder: Instantsige VideoDecoder objekt videovoo dekodeerimiseks.
3. Konfigureerige VideoDecoder: Konfigureerige VideoDecoder vastava kodeki ja seadetega.
4. Dekodeeri videokaadrid: Sisestage kodeeritud videoandmed VideoDecoder'ile, mis väljastab VideoFrame'i objekte.
5. Töötle videokaadreid: Manipuleerige VideoFrame'i objekte vastavalt vajadusele, rakendades filtreid, efekte või arvutinägemise algoritme.
6. Kodeeri videokaadrid (valikuline): Kui peate töödeldud videokaadrid uuesti kodeerima, looge VideoEncoder'i objekt ja kodeerige VideoFrame'i objektid.
7. Kuvage video: Kuvage dekodeeritud või kodeeritud videokaadrid <canvas> elemendis või muus sobivas kuvarakenduses.

Näide: Videokaadri dekodeerimine ja kuvamine

See näide näitab, kuidas dekodeerida videokaadrit WebCodecsi abil ja kuvada seda lõuendil.

            async function decodeAndDisplay(encodedData) {
  const decoder = new VideoDecoder({
    output: (frame) => {
      // Kuva kaader lõuendil
      const canvas = document.getElementById('myCanvas');
      const ctx = canvas.getContext('2d');

      canvas.width = frame.displayWidth;
      canvas.height = frame.displayHeight;

      const imageData = new ImageData(frame.format === 'RGBA' ? frame.data : convertToRGBA(frame), frame.displayWidth, frame.displayHeight);
      ctx.putImageData(imageData, 0, 0);

      frame.close(); // Vabasta kaader
    },
    error: (e) => {
      console.error('Dekodeerimisviga:', e);
    },
  });

  // Konfigureeri dekooder (asendage oma tegelike kodeki andmetega)
  const config = {
    codec: 'avc1.42E01E', // Näide: H.264 Baseline Profile
    codedWidth: 640,
    codedHeight: 480,
  };

  decoder.configure(config);

  // Dekodeeri kodeeritud andmed
  const chunk = new EncodedVideoChunk({
    type: 'key',
    timestamp: 0,
    duration: 0,
    data: encodedData,
  });

  decoder.decode(chunk);

  // Tühjenda dekooder
  await decoder.flush();
}

            

              
                Copy
              
            
          

VideoFrame'i kasutamise eelised

VideoFrame'i kasutamine pakub mitmeid eeliseid võrreldes traditsiooniliste veebipõhiste videote töötlemise tehnikatega:

• Jõudlus: VideoFrame kasutab riistvaralist kiirendust tõhusaks videote töötlemiseks, mille tulemuseks on parem jõudlus ja vähenenud CPU kasutus.
• Paindlikkus: VideoFrame pakub peenhäälestatud kontrolli videote töötlemise üle, võimaldades teil rakendada kohandatud algoritme ja efekte.
• Integratsioon: VideoFrame integreerub sujuvalt teiste veebitehnoloogiatega, nagu WebAssembly ja WebGL, võimaldades teil luua keerukaid videote töötlemise rakendusi.
• Innovatsioon: VideoFrame avab uusi võimalusi veebipõhistele video rakendustele, soodustades innovatsiooni ja loovust.

Väljakutsed ja kaalutlused

Kuigi VideoFrame pakub olulisi eeliseid, on ka mõningaid väljakutseid ja kaalutlusi, mida tuleb meeles pidada:

• Keerukus: Madala taseme kodeki API-dega töötamine võib olla keeruline ja nõuab tugevat arusaamist video kodeerimise ja dekodeerimise põhimõtetest.
• Brauseri ühilduvus: WebCodecs API on suhteliselt uus ja brauseri tugi on alles arenemas. Veenduge, et teie sihtbrauserid toetavad vajalikke funktsioone.
• Jõudluse optimeerimine: Optimaalse jõudluse saavutamine nõuab teie koodi hoolikat optimeerimist ja riistvaralise kiirenduse tõhusat kasutamist.
• Turvalisus: Kasutajate loodud videosisuga töötamisel olge teadlik turvariskidest ja rakendage asjakohaseid turvameetmeid.

Kokkuvõte

Liides WebCodecs VideoFrame esindab võimsat vahendit kaadri taseme videote töötlemise võimaluste avamiseks brauseris. Pakkudes arendajatele madala taseme juurdepääsu videokaadritele, võimaldab VideoFrame paljusid rakendusi, sealhulgas reaalajas videokonverentsid kohandatud efektidega, täiustatud videotöötlus ja arvutinägemine. Kuigi on ületamist vajavaid väljakutseid, on VideoFrame'i kasutamise potentsiaalsed eelised märkimisväärsed. Kuna brauserite tugi WebCodec'idele kasvab, võime oodata veelgi uuenduslikumaid ja põnevamaid rakendusi, mis kasutavad VideoFrame'i jõudu, et muuta viisi, kuidas me veebis videoga suhtleme.

Alates virtuaalsete kultuurivahetusprogrammide võimaldamisest hariduses kuni reaalajas pildiparandusega globaalsete telemeditsiini konsultatsioonide hõlbustamiseni on võimalused peaaegu piiramatud. Omaks WebCodecsi ja VideoFrame'i jõud ja avage veebipõhise videote töötlemise tulevik.