使用 FFmpeg 进行实时码率检测

在视频处理和流媒体领域，实时码率的监控对于确保内容的质量和稳定性至关重要。

本文介绍了一种基于 Go 语言和 FFmpeg 的简单方法，用于测量视频的实时码率。

## 逻辑概述

这段代码通过调用 FFmpeg 命令来分析视频文件的前两秒钟，计算并返回一个评分，表示视频的码率相对于理想码率的偏差。

## 关键步骤

1. **FFmpeg 检测与选择**：
   - 根据当前系统类型，选择适合的 FFmpeg 执行文件。
   - 如果 FFmpeg 安装正确且版本兼容，则构造并执行一个 FFmpeg 命令，提取视频帧信息。

2. **超时控制**：
   - 使用 `context.WithTimeout` 设置超时时间，确保 FFmpeg 命令不会长时间阻塞执行。

3. **正则表达式解析**：
   - 通过正则表达式提取帧时间戳 (`pts_time`) 和位置 (`pos`) 信息，用于后续的码率计算。

4. **码率计算**：
   - 读取视频的前两秒的数据量，计算出码率，并根据预设的理想码率计算出一个评分。
   - 评分公式为：`scoreRate = 30 * (1 - (AbsRate / 9999))`，其中 `AbsRate` 是实际码率与理想码率的差值。

## 使用场景

这段代码非常适合用于以下场景：
- 快速评估视频流的质量，尤其是在直播或点播场景中。
- 自动化监控系统中，用于判断视频传输的稳定性。

## 代码源码

```go
func RealTimeRate(url string) (float64, error) {

var cmd *exec.Cmd
	var bin = false
	var scoreRate, realRate float64
	const (
		optimalRealRate = 3000.0
		bytesToKilobits = 8.0 / 1024
	)

// 获取当前操作系统类型
	osType := runtime.GOOS
	// 设置超时时间为5s
	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), timeout*time.Second)
	defer cancel()

// 根据不同操作系统选择ffmpeg命令
	ffmpegCmd := "ffmpeg"
	if osType == "windows" {
		ffmpegCmd = "ffmpeg.exe"
	}

// 检查是否安装了ffmpeg
	cmd = exec.Command(ffmpegCmd, "-version")
	out, err := cmd.CombinedOutput()

if err == nil {
		// 正则匹配ffmpeg版本
		rever := regexp.MustCompile(`ffmpeg version (\d)\.`)
		ffver := rever.FindStringSubmatch(string(out))
		if len(ffver) > 1 {
			ver, err := strconv.Atoi(ffver[1])
			// 目前测试只有4.x版本兼容，7.x没有pos
			if err == nil && ver == 4 {
				cmd = exec.CommandContext(ctx, ffmpegCmd, "-i", url, "-to", "2s", "-vf", "showinfo", "-f", "null", "-")
				bin = true
			}
		}
	}

// 如果未找到可用的ffmpeg或版本不兼容，检查本地目录下是否有ffmpeg可用
	if bin == false {
		binDir, _ := filepath.Abs(filepath.Dir(os.Args[0]))
		ffmpegPath := filepath.Join(binDir, ffmpegCmd)
		if _, err := os.Stat(ffmpegPath); os.IsNotExist(err) {
			log.Printf("ERROR: File does not exist: %+v", ffmpegPath)
			os.Exit(1)
		}
		cmd = exec.CommandContext(ctx, ffmpegPath, "-i", url, "-to", "2s", "-vf", "showinfo", "-f", "null", "-")
	}

// ffmpeg 兼容4.x版本：https://www.johnvansickle.com/ffmpeg/old-releases/ffmpeg-4.1.4-arm64-static.tar.xz
	// exec.CommandContext(ctx, binDir+"/ffmpeg", "-i", url, "-to", "2s", "-vf", "showinfo", "-f", "null", "-")

out, err = cmd.CombinedOutput()

// 检查是否由于超时导致进程被终止
	if ctx.Err() == context.DeadlineExceeded {
		return 0, fmt.Errorf("ffmpeg killed as it exceeded %v seconds", timeout)
	}

if err != nil {
		return 0, err
	}

// 正则表达式匹配帧大小和时间戳
	timeRegex := regexp.MustCompile(`pts_time:(\d+\.\d+)`)
	posRegex := regexp.MustCompile(`pos:\s+(\d+)`)

text := bytes.NewReader(out)

// 逐行读取日志文件并解析
	scanner := bufio.NewScanner(text)
	var firstRow, lastRow int
	readF, readL := true, true

for scanner.Scan() {
		line := scanner.Text()
		timeMatch := timeRegex.FindStringSubmatch(line)
		posMatch := posRegex.FindStringSubmatch(line)

if len(timeMatch) > 1 && len(posMatch) > 1 {
			frameTime, _ := strconv.ParseFloat(timeMatch[1], 64)
			framePos, _ := strconv.Atoi(posMatch[1])
			second := int(frameTime)

if readF && second == 1 {
				firstRow = framePos
				readF = false
				continue
			}
			if readL && second == 2 {
				lastRow = framePos
				readL = false
				break
			}
		}
	}

if err = scanner.Err(); err != nil {
		return 0.0, fmt.Errorf("error reading file: %v", err)
	}
	// 计算码率
	if !readF && !readL {
		realRate = float64(lastRow-firstRow) * bytesToKilobits // 统一kb计算
	}
	// 用扫描到的最大值计算最差分数
	AbsRate := math.Abs(float64(realRate) - optimalRealRate)
	if AbsRate >= 0 && AbsRate < 9999 {
		scoreRate = 30 * (1 - (AbsRate / float64(9999)))
	} else {
		scoreRate = 0.0
	}

// 计算并输出完整一秒内的码率
	return scoreRate, nil
}
```

## 总结

通过这种方式，我们可以在实际场景中快速计算视频的实时码率，并给出一个相对客观的评分