LS-DYNA中SET_NODE_LIST设置方法：在Matlab GUI中播放带声音的视频（跨领域技巧）

各位同学好，各位知乎的小伙伴们大家好。今天，我要给大家分享的内容是：“如何在Matlab GUI中播放带声音的视频？”

这个问题有点奇怪，什么叫做带声音的视频？视频一般不都是带声音的吗？

没错，一般视频都是带声音的。而且，Matlab是擅长处理视频的，网上找到的教程也确实能够把视频文件读取，处理成一帧一帧的，然后播放出来。但是，问题出在很少有教程把“声音”问题处理好，视频处理成图像逐帧播放却没有声音，让人非常着急。

“没有声音，再好的戏也出不来！”

这个教程会完整地教会大家怎么把视频文件处理好，既能够播放图像，同时也能够播放声音。

我们把整个教程分为六个部分：

（1）读取视频文件（不带声音）；

（2）读取视频文件的声音部分；

（3）搭建播放视频的Matlab GUI框架（表面）；

（4）实现播放视频的操作；

（5）实现播放声音的操作；

（6）利用跟随变量在一个按钮上实现播放和暂停。

（1）读取视频文件（不带声音）

读取视频文件的标准操作需要用到VideoReader，我们看下面这句代码：

mp4FileName = 'Friends.mp4';mVideo = VideoReader(mp4FileName);

读取后，mVideo这个结构体包含如下变量：

Duration - 视频的总时长（秒）

FrameRate - 视频帧速（帧/秒）

NumberOfFrames - 视频的总帧数

Height - 视频帧的高度

Width - 视频帧的宽度

BitsPerPixel - 视频帧每个像素的数据长度（比特）

VideoFormat - 视频的类型, 如 'RGB24'.

Tag - 视频对象的标识符，默认为空字符串''

Type - 视频对象的类名，默认为'VideoReader'.

UserData - 用户定义的数据，指定为任意数据类型的值，一般默认为“[ ]”

NumberOfFrames - 视频的总帧数。

宽和高信息对于确定窗口和坐标轴控件的属性是有用的，所以一般我们会有意识地把这个变量提取出来：

vWidth = mVideo.Width;vHeight = mVideo.Height;vFrameRate = mVideo.Framerate;

我们还提取了视频帧速这个变量，它可以用来决定播放速度的。

（2）读取视频文件的声音部分

读取视频文件的声音部分需要用到mmread这个工具包，代码示例如下：

[mVar01 mAudio] = mmread(mp4FileName);

这里的问题是mmread不像VideoReader，是Matlab自带的函数，它需要专门做一次“设置路径”的操作。

这个“设置路径”的按钮就在中间的位置，“布局”按钮的右侧，“预设”按钮的下方。点击这个按钮，会弹出一个对话框：

我们采用“添加并包含子文件夹”的方式添加了当前工作目录下面的mmread文件夹，至此，我们就可以利用这个工具包中的mmread函数来读取.mp4文件的音频部分的信息。

（3）搭建播放视频的Matlab GUI框架（表面）

function y = matlabgui_mp4Player(~) % preparemp4FileName = 'Friends.mp4'; mVideo = VideoReader(mp4FileName); % get the info of width and heightvWidth = mVideo.Width * 2; vHeight = mVideo.Height * 2; % create a figurehFigure = figure(1);set(hFigure, 'position',[100 50 vWidth vHeight+100]); % create an axeshAxes = axes('parent',hFigure);set(hAxes, 'units','pixels', 'position',[1 101 vWidth vHeight]); % create a image object, and set its 'parent' propertyhImage = image(readFrame(mVideo), 'parent',hAxes);% % % create a pushbuttonhPushbutton = uicontrol(hFigure, 'Style','pushbutton', 'String','Play', 'position',[1 1 vWidth 100]);   y = hFigure;end

细心的朋友应该注意到了，我把从视频中获取的高度和宽度都乘以了一个系数2，与此同时，我在设置hFigure的时候，在视频高度的基础上增加了一个100，并且坐标轴的高度也上提了100个像素。前者这么操作是因为我们使用的Friends.mp4文件是压缩过的，如果按照正常的比列进行播放的话会非常小，只有220 x 176。后者操作是为了给hPushbutton这个按钮控件留出空间。我们看下最后的布局效果：

大家对看到的黑色有可能产生两种理解，一种是这个黑色是控件默认的颜色，另外一种是这个黑色是读取的视频的第一帧image到坐标轴上的效果。后面这种猜测才是对的！这里关键是对readframe函数的理解。为了更准确地理解这个函数，我们试着用一个循环，假装运行readframe函数200次试试：

这就验证了第二种理解是正确的。同时，我们大概能够理解，readframe这个函数，运行一次，某个类似指针的用来标记frame的变量会跳到下一帧。有了这个理解，我们就可以人为地设置一个Timer控件，按照视频自身的每秒帧数的节奏播放画面，就可以达到播放视频的效果。

（4）实现播放视频的操作

因为运行一次readframe，指针就会跳到下一帧，这个就为我们播放视频提供了便利。配合Timer控件的使用，我们可以做到收放自如。先定义一个Timer：

% timerglobal t;timePeriod = round(1/vFrameRate,3);t = timer('timerFcn', {@timerFcn, mVideo, hImage}, 'ExecutionMode','Fixedrate', 'Period',timePeriod);

然后要专门写一个它的回调函数timerFcn：

% function --> timerFcn    function timerFcn(obj, ~, v, hIM)        if hasFrame(v)            set(hIM,'cdata',readFrame(v));        else            stop(obj);        end    end

在定义Timer控件的时候，可以利用元胞格式{}，往timerFcn函数中传入视频变量（mVideo是实参，v是形参），还有图层句柄（hImage是实参，hIM是形参）。呈现图片用的是set函数，set(hIM,'cdata',readFrame(v))修改hImage句柄的cdata参数就可以把读取的那一帧图像呈现在图层上。

这里用了一个if判断语句，如果还有帧的话，就执行呈现图片的操作；如果没有的话（hasframe函数是用来确定视频变量中的帧是否可供读取），就把obj给停止了。这里的obj就是这个函数的源对象，也就是Timer控件t。因为t是全局变量，所以obj也可以写成stop(t)效果应该是一样的。

（5）实现播放声音的操作

之前通过mmread读取了mp4文件：

[mVar01 mAudio] = mmread(mp4FileName);

但是，这样是不能播放声音的，还需要打造一个mp3player对象：

global mp3player;mp3player = audioplayer(mAudio.data, mAudio.rate, mAudio.bits);

有了这个对象之后，不管是播放play，终止stop，暂停pause，还是恢复播放resume，都可以直接运用在这个对象上。比如，

play(mp3player);

就可以开始播放当前的mp3，也就是从视频中读取的音频部分。

（6）利用跟随变量在一个按钮上实现播放和暂停

作为标题，这么描述有点过于简单了，实际上整个播放包括一开始的启动play，暂停pause，恢复resume和退出后的停止stop。我们会引入一个全局变量叫做mState，它可以标记当前的状态是初始状态0，播放状态2，抑或是暂停状态1，直接粘贴完整版代码（想象一下这时候是有BGM的）：

function y = matlabgui_mp4Player(~) % preparemp4FileName = 'Friends.mp4'; % read the video and audio via VideoReader and mmreadmVideo = VideoReader(mp4FileName);[mVar01 mAudio] = mmread(mp4FileName); % get the info. from mVideovWidth = mVideo.width * 2;vHeight = mVideo.height * 2;vFrames = mVideo.NumberOfFrames;vFrameRate = mVideo.Framerate; % prepare mp3player objglobal mp3player;mp3player = audioplayer(mAudio.data, mAudio.rate, mAudio.bits); % create a figurehFigure = figure(1);set(hFigure, 'position',[100 50 vWidth vHeight + 100]);% % create an axeshAxes = axes('parent',hFigure);set(hAxes, 'units','pixels', 'position',[1 101 vWidth vHeight]); % create a image object, and set its 'parent' propertyhImage = image(readFrame(mVideo), 'parent',hAxes);% % % create a pushbuttonhPushbutton = uicontrol(hFigure, 'Style','pushbutton', 'String','Play', 'position',[1 1 vWidth 100]);   % ,  % timerglobal t;timePeriod = round(1/vFrameRate,3);t = timer('timerFcn', {@timerFcn, mVideo, hImage}, 'ExecutionMode','Fixedrate', 'Period',timePeriod); %global mState; mState = 0; % 0 == original vs. 1 == pause vs. 2 == play % assign yy = hFigure; % % Binding  Mechanismset(hPushbutton,'Callback',@hPushbutton_CallbackFcn);set(hFigure, 'DeleteFcn',@hFigure_DeleteFcn);% % function --> hPushbutton_CallbackFcn    function hPushbutton_CallbackFcn(obj, event, hs)        if mState == 0            start(t);            play(mp3player);            set(obj, 'String','Pause');            mState = 2;                    else            if mState == 1                start(t);                resume(mp3player);                set(obj, 'String','Pause');                mState = 2;            else                stop(t);                pause(mp3player);                set(obj, 'String','Resume');                mState = 1;            end                    end     end % function --> timerFcn    function timerFcn(obj, ~, v, hIM)        if hasFrame(v)            set(hIM,'cdata',readFrame(v))        else            stop(obj);        end    end % % % function --> hFigure_DeleteFcn    function hFigure_DeleteFcn(obj, event, hs)            stop(t); delete(t);              stop(mp3player);    end end 

补充一些细节：

（1）一旦我们设定了一个Timer控件，就要记得在退出窗口的时候，把这个timer对象停止并删除。

（2）退出窗口的时候，同样要记得停止mp3player对象，否则窗口关闭之后，声音会一直播放感觉很奇怪。

（3）mState实际上是3种状态，一开始为0，点击按钮就开始播放；播放时为2，点击按钮会出现暂停；进入暂停状态之后为1，点击按钮继续播放。

（4）image和imshow都可以用来把图像矩阵显示在坐标轴上，这里用了image是因为两个原因。第一，它在性能方面是优于imshow的，在这种连续播放图像帧的操作中，肯定会选择性能更优的image函数；第二，是因为image有一个自适应的缩放功能，hAxes在定义时用的是图像矩阵的两倍宽和高，image自动把图像矩阵放大了呈现在坐标轴上。

（5）VideoReader类中的readframe这个操作在2018b版本是会运行报错的，原因是我的这个版本的代码中有一句是这么写的：

vFrames = mVideo.NumberOfFrames;

然后就会报错：

错误使用 VideoReader/readFrame (line 99)不能在查询 NUMBEROFFRAMES 属性或使用 READ 方法后调用'READFRAME' 方法。

这里有两个建议，一个是采用2019b及以上版本，另外一个是注释掉“vFrames = mVideo.NumberOfFrames;”的语句即可。

（6）还有一个很小的细节，就是我们的mp4文件名不能带中文，不然会报错。

到这里，整个教程就写完了。国庆节&中秋节快乐♥

感谢李昌锦和杨轩两位同学的卓越贡献，mmread工具包就是他们找到的。多亏了他们，要不然也不太可能有这么完整的一个教程，♥谢谢谢谢♥

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