纯Web视频剪辑：基于WebCodecs API的技术实现详解

纯Web视频剪辑：基于WebCodecs API的技术实现详解

WebCodecs API为Web平台提供了音视频编解码能力，使得在Web平台上实现高效、专业的视频剪辑成为可能。本文将详细介绍如何使用WebCodecs API实现视频剪辑功能，包括素材管理、画布模块、时间轴模块等核心功能的实现原理。

背景 & 方案

为了解决主播投稿场景中需要对直播视频进行简单编辑的需求，我们需要开发一款轻量视频剪辑产品，让用户能在线上完成直播-编辑-投稿的完整流程。

现有Web平台的剪辑产品实现方案主要有以下几种：

1. 云端：网页提供剪辑UI，用户操作同步到云端进行剪辑
2. ffmpeg.wasm：将ffmpeg编译为wasm，在网页中剪辑
3. WebCodecs：使用WebCodecs API编解码视频数据，配合Web API与第三方库实现剪辑

方案分析

WebCodecs方案在成本与扩展性方面有明显优势，但生态成熟度和兼容性略显不足；云端方案是当前主流选择，如果项目成本预算足够正好可以与WebCodecs互补；ffmpeg.wasm因性能太差，无法应用。

WebCodecs方案

优势

• 成本：只需要少量Web开发即可完成前端剪辑功能，节省开发成本的同时，降低了技术复杂性，且不需要服务器运行、维护成本
• 扩展性：能轻松与Canvas、WebAudio配合，实现自定义功能

缺点

• 生态成熟度：没有直接可用的转场、滤镜、特效等功能，支持的封装格式有限
• 兼容性：WebCodecs API需要Chrome/Edge 94+（约10%的用户不兼容）

结合产品定位（轻量剪辑工具）与用户特征（主播），对缺点的包容性较高，因为：

• 生态不成熟并非能力限制，所以是开发成本问题，已有功能能满足当前产品的需要
• 兼容性其实是时间问题；当前做好提示，引导用户升级浏览器版本

功能分析

开发一个剪辑产品，只需要三个步骤：

1. 实现素材管理模块
2. 实现画布模块
3. 实现时间轴模块

每个模块下都包含许多小功能，比如素材管理、缩略图、预览播放，最终都可以拆解成基础能力，然后基于Web平台提供的API来实现。

接下来介绍这些基础能力的实现原理，掌握基础能力即可构建完整的剪辑产品功能。

基础能力实现

素材存储

音视频素材体积一般都比较大，上传下载都有一定的时间、带宽成本。以前在Web平台读写文件有很多限制，现在可借助OPFS API，能较大提升用户体验。

OPFS中文名是“私有源文件系统”，相当于浏览器给每个网站开辟了一个私有的存储空间，Web开发者借助这个API在私有空间中创建、读写文件，不需要用户授权，相比读写用户空间的文件性能也会更好一些。

素材解析

我们都知道视频是由一系列图片组成的。音视频原始数据量非常庞大，为了方便存储、传输，需要将原始数据压缩、封装成常见的音视频文件。

1. 将图像帧压缩后成组（时间连续的图像往往非常相似，成组压缩率更高）
2. 许多压缩帧组再加上描述信息（压缩算法、时长、字幕等），构成音视频文件

图像帧压缩后分为I/P/B三种类型，I帧起始加上其后的P/B帧构成一个分组（Group of Pictures）。

处理音视频数据的第一步就是解析文件，目的是得到音视频原始数据，反向构建过程即可：

视频文件 -> 解封装 -> 压缩帧 -> 解码 -> 原始图像帧

• 使用第三方库（如mp4box.js）解封装视频文件，得到压缩帧
• 使用WebCodecs API解码压缩帧得到原始图像帧

EncodedVideoChunk（压缩帧）可通过VideoDecoder（解码器）转换为VideoFrame（原始图像帧）。

视频寻帧、遍历帧

因为视频文件体积通常比较大，不可能全部加载到内存中，所以一般是按需从磁盘读取数据然后解码。

比如为视频第10～20s的图像嵌入水印，过程如下：

• 寻找到10s～20s的帧在文件中的位置
• 从磁盘读取对应的帧然后解码，得到原始图像
• 在图像上绘制文字，然后重新编码生成新的压缩帧

以上可知，寻帧、然后流式遍历帧是音视频处理的第一步。前文提到视频文件的帧是成组的，组内的帧分了不同类型，所以寻帧、解码也需要按一定顺序处理。

图像帧序列（显示顺序），其中帧类型与解码顺序的关系，注意序号与帧类型。

图像处理

了解了上述的知识点，现在已经可以随意读取或遍历视频文件的所有图像帧了。

简单图像处理，如在原图像上绘制新的内容（文字、图片），或进行简单的滤镜处理，通过Canvas API即可实现。

复杂图像处理，如绿幕抠图、特效、自定义滤镜等，需配合WebGL Shader代码实现。WebGL Shader代码在GPU中运行，能高效并发处理每帧图像中的所有像素值。

空间、时间属性

空间属性指素材的坐标、大小、旋转角度。导出视频时，根据时间获取素材的的图像帧，动态设置当前时刻图像帧的空间属性，即可实现动画效果。

比如，一个图片素材的平移动画（0s～1s，坐标x10～100），0.5s时素材图像帧坐标为x=(100-10)*(0.5/1)。

时间属性指素材在视频中出现的时间偏移、持续时间。用这两个属性可描述素材在视频时间轴上的位置；当素材支持空间、时间属性后，不仅能通过程序动态设置其属性实现动画效果，还能用于实现让用户通过鼠标操作来控制（拖动、缩放、旋转等）素材。

总结

1. 了解以上基础能力的原理，再加上些许耐心与时间就能实现视频剪辑的大多数功能了
2. 以上的基础能力除了剪辑场景外，还能应用于端上的视频批量处理、直播推流、播放能力增强等场景
3. 在Web平台处理音视频仍有许多细节，以及需配合大量的其他API，继续探索可阅读系列文章、使用开源的WebAV SDK。