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文章目录
- 前言
- TS与MP4格式概述
- TS与MP4格式概述
- TS合成MP4的需求背景
- TS合成MP4的方法概述
- 合并方法
- M3U8和TS基本知识
- M3U8文件的作用
- TS文件的作用
- M3U8与TS的协作关系
- Python代码
- 必要性
- 环境依赖
- 合并代码
- 总结
- 致谢
- 参考
前言
在现代视频处理中，TS（Transport Stream）和MP4是两种常见的视频封装格式。TS格式通常用于实时传输的视频流，如通过HLS（HTTP Live Streaming）协议进行直播或点播的视频内容，而MP4则以其广泛的兼容性和高效的数据压缩技术，在存储和分享视频内容方面占据主导地位。因此，将TS文件合成MP4格式成为了一个常见的需求，特别是在需要将流媒体视频内容保存或分享到多种设备上时。
TS与MP4格式概述
TS与MP4格式概述
TS格式：支持多节目复用和多种数据类型（如视频、音频、字幕等）的传输。TS格式通常用于流媒体传输，因为它能够高效地处理数据包的丢失和错误，保证视频流的连续性和稳定性。MP4格式：兼容性非常好的视频格式，几乎所有的媒体设备都支持MP4格式。MP4格式采用了先进的编码技术和合理的参数设置，能够在较低的码率下提供高质量的视频和音频体验。
TS合成MP4的需求背景
设备兼容性：MP4格式因其广泛的兼容性，能够在多种设备上无缝播放，包括智能手机、平板电脑、电视等。将TS文件合成MP4格式，可以确保视频内容能够在更多的设备上被观看和分享。存储效率：MP4格式采用了高效的数据压缩技术，能够在保持视频质量的同时，减少文件大小，节省存储空间。对于需要长期保存或大量存储的视频内容，MP4格式是一个更好的选择。编辑和分享：MP4格式支持多种视频和音频编码标准，便于进行视频编辑和处理。同时也是社交媒体和视频分享平台上最常用的格式之一，将TS文件合成MP4格式可以方便地进行视频分享和传播。
TS合成MP4的方法概述
使用视频格式转换工具：如金舟视频格式转换器、MiniToolVideo Converter、LeawoVideo Converter等工具，可以快速且高质量地将TS文件合并转换成MP4格式，部分为付费功能。网上也不乏很多类似工具，甚至很多都没有专门官网，虽然支持批量转换、视频剪辑、参数设置等功能，但是很可能被种植病毒或者捆绑安装。基于FFmpeg的转换：FFmpeg是一个强大的开源视频处理工具，支持多种视频和音频格式的转换。通过编写FFmpeg命令行或使用相关的编程接口，可以实现TS到MP4的转换，并可以对视频和音频参数进行精细控制，效果很好，但是需要编程基础，同时会涉及到环境变量的修改，对于新手不太友好。基于编程语言：window的bat、Java、python等均能实现，目前来说python可以说是上手最简单，谁都会点深度学习。
本文主要以python为主进行说明如何将ts文件合并为MP4。
合并方法
M3U8和TS基本知识
M3U8和TS在视频流媒体传输中存在着密切的关系，它们通常一起使用，特别是在HLS（HTTP Live Streaming）协议中。
M3U8文件的作用
索引文件：M3U8文件本质上是一个索引文件，如下图。不直接存储视频数据，而是记录了TS媒体文件的路径和播放顺序。TS文件包含实际的音视频数据。
#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-TARGETDURATION:2
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:VOD
#EXT-X-KEY:METHOD=AES-128,URI="https://v.com/key.key",IV=0x0000000000000000
#EXTINF:2.000000,
https://v.xxxx.com/hls/0.ts
#EXTINF:2.000000,
https://v.xxxx.com/hls/1.ts
#EXT-X-ENDLIST
文件内容的解释：
EXTM3U：M3U播放列表文件的头部，表明这是一个扩展的M3U（M3U8）文件，用于HLS流媒体。
EXT-X-VERSION:3：指定HLS的版本号为3。由于不是所有的客户端或服务器都支持最新的HLS版本，需要考虑到兼容性问题。
EXT-X-TARGETDURATION:2：指定每个媒体段（segment）的最大时长为2秒。这是播放列表中最长的媒体段时长，用于客户端缓冲和播放策略。
EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0：设置媒体序列号的起始值为0。每个媒体段都有一个唯一的序列号，从0开始递增。
EXT-X-PLAYLIST-TYPE:VOD：指定播放列表的类型为VOD（Video On Demand），即点播内容。与之对应的是LIVE类型，表示直播内容。
EXT-X-KEY:METHOD=AES-128,URI="https://v.com/key.key",IV=0x0000000000000000：定义了用于解密媒体段的加密信息，使用的是AES-128加密方法，加密密钥可以从指定的URI获取，初始化向量（IV）固定为0x0000000000000000。客户端需要使用这个密钥和IV来解密接收到的媒体段，本字段不一定需要。
EXTINF:2.000000,：后面紧跟着的是媒体段的URL，2.000000表示该媒体段的时长为2秒。
EXT-X-ENDLIST：表示播放列表的结束。对于VOD类型的播放列表，表示所有的媒体段都已经列出，播放到此处结束。
AES-128算法是基于AES（Advanced Encryption Standard，高级加密标准）的一种加密方式，是一种对称加密算法，即加密和解密使用相同的密钥。AES算法支持三种密钥长度：128位、192位和256位，AES-128指的是使用128位密钥长度的AES算法。- AES-128算法以其
高效、安全且易于实现的特点，广泛应用于各种需要保护数据安全性的场景中。它被认为是最强的加密标准之一，对各种攻击，尤其是暴力攻击的抵抗力很强，使其成为保护敏感信息的理想选择。此外，AES-128算法针对硬件和软件进行了优化，确保快速的加密和解密速度，非常适合实时应用。- AES-128算法-百度百科
UTF-8编码：M3U8文件使用UTF-8编码格式，具有良好的跨平台兼容性。HLS协议基础：M3U8文件是HLS协议的重要组成部分，通过将整个流媒体分成一系列小的基于HTTP的文件来下载和播放，从而实现了流媒体内容的实时传输和自适应码率流。
TS文件的作用
传输流文件：TS（Transport Stream）文件是一种封装格式，主要用于数字广播系统，如DVB、ATSC和IPTV。TS文件包含了音视频数据，并将其封装在固定大小的数据包中，每个数据包大小为188字节。数据包结构：TS文件的数据包结构包括TS头、适应性字段和负载。其中，TS头包含了数据包的基本信息，如同步字节、PID（Packet Identifier）等；适应性字段用于给不足188字节的数据做填充或添加其他信息；负载则包含了实际的音视频数据。无缝拼接：两个TS片段可以无缝拼接，使得播放器能够连续播放这些片段，而不会出现破音或画面间断的情况。允许客户端从多个不同的备用源中以不同的速率下载同样的资源，从而适应不同的网络带宽条件。
M3U8与TS的协作关系
索引与数据：在HLS协议中，M3U8文件作为索引文件，记录了TS媒体文件的路径和播放顺序。播放器通过解析M3U8文件，找到对应的TS文件并进行播放。索引与数据分离，使得HLS协议具有很高的灵活性和可扩展性。自适应码率流：HLS协议通过提供不同码率的TS文件，允许客户端根据当前的网络带宽条件选择合适的码率进行播放。M3U8文件在这里起到了关键作用，因为它包含了不同码率TS文件的路径和相关信息。流畅播放：M3U8文件提供了TS文件的播放顺序和路径信息，使得HLS协议能够实现流畅的视频播放体验。即使在网络状况不稳定的情况下，客户端也可以通过切换不同码率的TS文件来保证视频的连续播放。
Python代码
必要性
或许你觉得没必要使用代码，可能使用部分浏览器提供的u3m8转mp4功能就行，如基于腾讯云的某Q浏览器：
但是存在一些问题，如./andriod/data文件被限制访问，但是实际缓存的内容在其中，上述的浏览器无法识别到相关的内容。
当然，某些方式可以解除限制，如解除MIUI对data的访问限制，但是解除数据访问限制时如何只允许信任的应用访问敏感数据，以规避安全风险或隐私泄露。个人认为出于安全的考量，不建议这么操作。
同时还有一个需要注意，对于缓存流媒体，u3m8文件#EXTINF后面是实际的ts保存路径，一旦改变ts路径，m3u8文件的索引功能将会失效，除非将其同步修改。
因此使用代码前，需要将ts文件复制到可访问的位置，再运行下列代码。
环境依赖
脚本依赖库：
pycryptodometqdm
安装依赖（如果需要）：
pip install tqdmpip install pycryptodome
或(临时更换为清华源)pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple tqdmpip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple pycryptodome
如需使用Anaconda 创建虚拟环境并配置镜像源，可参考【Anaconda 的安装、简单使用及常见的错误解决】。
最后，请确保在运行此脚本之前，确保安装了所有必要的依赖项。
合并代码
import os
from Crypto.Cipher import AES
from tqdm import tqdm
def merge_ts(path, name):
file_names = os.listdir(path) # 获取ts 源目录path下所有文件的文件名，ts文件、密钥（如果有）、其他
file_names = sorted(file_names, key=lambda x: int(str(x).split('.')[0])) # 按照升序排列，避免乱序
# 新建名为name的文件，将所读取到ts文件全部写入到这个文件中，可能需要解密
with open(f'./videos/{name}.mp4', 'ab') as des: # 可通过更改name的后缀来更改合成后的文件类型
key = None # 默认无需解密
for index, ts in enumerate(tqdm(file_names)):
# 先检查当前文件是不是ts文件
file_suffix = ts.split('.')[1]
if file_suffix != 'ts': # 若不是ts文件，进一步确认是否为密钥,两者均不参与后续的视频保存
if file_suffix == 'key': # 若为key文件，读取并赋值给key
with open(os.path.join(path, ts), "rb") as fkey:
key = fkey.read()
continue
if key is not None: #如需解密，默认AES-128，读取视频后保存
aes = AES.new(key, AES.MODE_CBC, b'0000000000000000')
with open(os.path.join(path, ts), "rb") as tmp:
try:
des.write(aes.decrypt(tmp.read()))
except Exception as e:
print(e)
else:
with open(os.path.join(path,ts), "rb") as tmp:
try:
des.write(tmp.read()) # 将当前ts文件以追加写入到名为name的文件
except Exception as e:
print(e)
if __name__ == '__main__':
root_path = os.getcwd()
path = os.path.join(root_path,'tss')
name = 'ff'
merge_ts(path,name)
注意事项：
- 文件排序：ts文件名升序排列，这是由
EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0决定的，避免1，10，11之类的排序。
脚本处理了非.ts文件，特别是检查并读取了.key文件（如果存在）以获取解密密钥。 - 解密处理：使用pycryptodome库中的AES类来进行解密，默认ts同级目录下有名为
number.key的密钥文件,IV（初始化向量）可由M3U8文件中得到，此处使用的硬编码，并默认所有.ts文件都需要使用相同的密钥进行解密。若IV是随机的，并且与密文一起存储或传输，需要联合读取。 - 进度可视化：使用tqdm库来显示进度条，有助于了解合并过程的进度，但ts数量较少时候没有必要使用。
- 上下文管理器：with 方式打开文件，可避免人为忽略关闭文件的问题，同时需要打开文件的方式，是否需要追加。
总结
总结： 本文介绍了一种使用Python脚本将TS文件合并为MP4的方法，主要解决流媒体视频内容的保存和分享问题。脚本通过排序、解密（如AES-128）和合并TS文件，最终生成一个MP4文件。过程中，使用了pycryptodome库进行解密，tqdm库实现进度可视化。此方法相比直接使用浏览器或第三方工具，具有更高的灵活性和安全性，特别是在处理加密TS文件和需要自定义输出路径时。同时，脚本考虑了非TS文件的处理，如自动读取和解密密钥文件，增加了实用性。
致谢
欲尽善本文，因所视短浅，怎奈所书皆是瞽言蒭议。行文至此，诚向予助与余者致以谢意。
参考
[1] https://baike.baidu.com/item/%E9%AB%98%E7%BA%A7%E5%8A%A0%E5%AF%86%E6%A0%87%E5%87%86/468774
