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Qt音視頻開發(fā)之利用ffmpeg實現解碼本地攝像頭

 更新時間:2023年03月24日 14:54:08   作者:Qt自定義控件  
一開始用ffmpeg做的是視頻流的解析,后面增加了本地視頻文件的支持,到后面發(fā)現ffmpeg也是支持本地攝像頭設備的,所以本文就來用ffmpeg實現解碼本地攝像頭功能吧

一、前言

一開始用ffmpeg做的是視頻流的解析,后面增加了本地視頻文件的支持,到后面發(fā)現ffmpeg也是支持本地攝像頭設備的,只要是原則上打通的比如win系統(tǒng)上相機程序、linux上茄子程序可以正常打開就表示打通,整個解碼顯示過程完全一樣,就是打開的時候要傳入設備信息,而且參數那邊可以指定分辨率和幀率等,本地攝像機一般會支持多個分辨率,用戶需要哪種分辨率都可以指定該分辨率進行采集。

這里要說的一個小插曲就是在linux上測試這個功能的時候,發(fā)現編譯期間就失敗了,這就奇怪了,后面發(fā)現是靜態(tài)庫的原因,為了偷懶,一開始編譯的ffmpeg靜態(tài)庫,當換成動態(tài)庫的方式以后,一步跑通不要太完美,完美使用,所以如果有加載本地攝像頭設備的需求的時候,盡量用動態(tài)庫的方式。一鼓作氣將代碼移植到嵌入式linux板子上,完美,居然也可以,而且實時性挺好,可能內置了部分緩存的原因,比自己用v4l2的方式更流暢一些。

由于本地攝像頭設備采集回來的數據默認的yuv422格式,顯示數據那邊默認是yuv420格式,當然改成繪制yuv422也是可以的,但是有需要更改繪制代碼,而且存儲那邊也要做特殊處理,所以考慮再三決定從源頭做轉換,用sws_scale轉換各種格式都非常方便,本來ffmpeg采集這邊就需要將非yuv420格式轉到y(tǒng)uv420格式。

二、效果圖

三、體驗地址

國內站點:https://gitee.com/feiyangqingyun

國際站點:https://github.com/feiyangqingyun

體驗地址:https://pan.baidu.com/s/1YOVD8nkoOSYwX9KgSauLeQ 提取碼:kcgz 文件名:bin_video_demo/bin_linux_video。

四、相關代碼

void CameraThreadFFmpeg::initCamera()
{
    //https://blog.csdn.net/weixin_37921201/article/details/120357826
    //命令行打開 ffplay -f dshow -i video="USB Video Device" -s 1280x720 -framerate 30

    //啟動計時
    timer.restart();

    //參數字典
    AVDictionary *options = NULL;

    //設置分辨率
    QString size = QString("%1x%2").arg(videoWidth).arg(videoHeight);
    av_dict_set(&options, "video_size", size.toUtf8().constData(), 0);
    //設置幀率
    if (frameRate > 0) {
        av_dict_set(&options, "framerate", QString::number(frameRate).toUtf8().constData(), 0);
    }

    //設置輸入格式(前提是要對應設備對應平臺支持)
    //av_dict_set(&options, "input_format", "mjpeg", 0);

    //設置圖像格式(有些設備設置了格式后幀率上不去)
    //av_dict_set(&options, "pixel_format", "yuyv422", 0);

    //打印設備列表
    //FFmpegHelper::showDevice();
    //打印設備參數
    //FFmpegHelper::showOption(cameraName);

    //實例化格式處理上下文
    formatCtx = avformat_alloc_context();

    AVInputFormatx *ifmt = NULL;
    QByteArray url = cameraName.toUtf8();
#if defined(Q_OS_WIN)
    //ifmt = av_find_input_format("vfwcap");
    ifmt = av_find_input_format("dshow");
    url = QString("video=%1").arg(cameraName).toUtf8();
#elif defined(Q_OS_LINUX)
    //ifmt = av_find_input_format("v4l2");
    ifmt = av_find_input_format("video4linux2");
#elif defined(Q_OS_MAC)
    ifmt = av_find_input_format("avfoundation");
#endif

    int result = avformat_open_input(&formatCtx, url.data(), ifmt, &options);
    av_dict_free(&options);
    if (result < 0) {
        debug("打開地址", "錯誤: 打開出錯 " + FFmpegHelper::getError(result));
        return;
    }

    //獲取流信息
    result = avformat_find_stream_info(formatCtx, NULL);
    if (result < 0) {
        debug("打開地址", "錯誤: 找流失敗 " + FFmpegHelper::getError(result));
        return;
    }

    //獲取最佳流索引
    AVCodecx *videoCodec;
    videoIndex = av_find_best_stream(formatCtx, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, NULL, 0);
    if (videoIndex < 0) {
        debug("打開地址", "錯誤: 未找到視頻流");
        return;
    }

    //獲取視頻流
    AVStream *videoStream = formatCtx->streams[videoIndex];

    //查找視頻解碼器(如果上面av_find_best_stream第五個參數傳了則這里不需要)
    AVCodecID codecID = FFmpegHelper::getCodecID(videoStream);
    videoCodec = avcodec_find_decoder(codecID);
    //videoCodec = avcodec_find_decoder_by_name("h264");
    if (!videoCodec) {
        debug("打開地址", "錯誤: 查找視頻解碼器失敗");
        return;
    }

    //創(chuàng)建視頻流解碼器上下文
    videoCodecCtx = avcodec_alloc_context3(videoCodec);
    if (!videoCodecCtx) {
        debug("打開地址", "錯誤: 創(chuàng)建視頻解碼器上下文失敗");
        return;
    }

    result = FFmpegHelper::copyContext(videoCodecCtx, videoStream, false);
    if (result < 0) {
        debug("打開地址", "錯誤: 設置視頻解碼器參數失敗");
        return;
    }

    //設置解碼器參數
    videoCodecCtx->flags |= AV_CODEC_FLAG_LOW_DELAY;
    videoCodecCtx->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
    videoCodecCtx->flags2 |= AV_CODEC_FLAG2_FAST;

    //打開視頻解碼器
    result = avcodec_open2(videoCodecCtx, videoCodec, NULL);
    if (result < 0) {
        debug("打開地址", "錯誤: 打開視頻解碼器失敗 " + FFmpegHelper::getError(result));
        return;
    }

    //獲取實際分辨率大小
    FFmpegHelper::getResolution(videoStream, videoWidth, videoHeight);
    //如果沒有獲取到寬高則返回
    if (videoWidth <= 0 || videoHeight <= 0) {
        debug("打開地址", "錯誤: 獲取寬度高度失敗");
        return;
    }

    //獲取最終真實的幀率
    frameRate = av_q2d(videoStream->r_frame_rate);
    QString msg = QString("索引: %1 解碼: %2 幀率: %3 寬高: %4x%5").arg(videoIndex).arg(videoCodec->name).arg(frameRate).arg(videoWidth).arg(videoHeight);
    debug("視頻信息", msg);
    openCamera();
}

bool CameraThreadFFmpeg::openCamera()
{
    //分配內存
    packet = FFmpegHelper::creatPacket(NULL);
    videoFrame = av_frame_alloc();
    yuvFrame = av_frame_alloc();
    imageFrame = av_frame_alloc();

    //設置屬性以便該幀對象正常
    yuvFrame->format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
    yuvFrame->width = videoWidth;
    yuvFrame->height = videoHeight;

    //定義及獲取像素格式
    AVPixelFormat srcFormat = AV_PIX_FMT_YUYV422;
    //通過解碼器獲取解碼格式
    srcFormat = videoCodecCtx->pix_fmt;
    //各種轉換速度比對 https://www.cnblogs.com/xumaojun/p/8541634.html
    int flags = SWS_FAST_BILINEAR;

    //分配視頻幀數據(轉yuv420)
    int yuvSize = av_image_get_buffer_size(AV_PIX_FMT_YUV420P, videoWidth, videoHeight, 1);
    yuvData = (quint8 *)av_malloc(yuvSize * sizeof(quint8));
    av_image_fill_arrays(yuvFrame->data, yuvFrame->linesize, yuvData, AV_PIX_FMT_YUV420P, videoWidth, videoHeight, 1);
    //視頻圖像轉換(轉yuv420)
    yuvSwsCtx = sws_getContext(videoWidth, videoHeight, srcFormat, videoWidth, videoHeight, AV_PIX_FMT_YUV420P, flags, NULL, NULL, NULL);

    //分配視頻幀數據(轉rgb)
    int imageSize = av_image_get_buffer_size(AV_PIX_FMT_RGB24, videoWidth, videoHeight, 1);
    imageData = (quint8 *)av_malloc(imageSize * sizeof(quint8));
    av_image_fill_arrays(imageFrame->data, imageFrame->linesize, imageData, AV_PIX_FMT_RGB24, videoWidth, videoHeight, 1);
    //視頻圖像轉換(轉rgb)
    imageSwsCtx = sws_getContext(videoWidth, videoHeight, AV_PIX_FMT_YUV420P, videoWidth, videoHeight, AV_PIX_FMT_RGB24, flags, NULL, NULL, NULL);

    //打印媒體信息
    //av_dump_format(formatCtx, 0, 0, 0);
    QString msg = QString("源頭: %1 目標: %2").arg(srcFormat).arg(videoMode == VideoMode_Painter ? AV_PIX_FMT_RGB24 : AV_PIX_FMT_YUV420P);
    debug("格式信息", msg);

    //初始化音頻播放
    this->initAudioPlayer();
    //初始化濾鏡
    this->initFilter();

    int time = timer.elapsed();
    debug("打開成功", QString("用時: %1 毫秒").arg(time));
    emit receivePlayStart(time);
    emit recorderStateChanged(RecorderState_Stopped, fileName);
    isOk = true;
    return isOk;
}

五、功能特點

5.1 基礎功能

  • 支持各種音頻視頻文件格式,比如mp3、wav、mp4、asf、rm、rmvb、mkv等。
  • 支持本地攝像頭設備,可指定分辨率、幀率。
  • 支持各種視頻流格式,比如rtp、rtsp、rtmp、http等。
  • 本地音視頻文件和網絡音視頻文件,自動識別文件長度、播放進度、音量大小、靜音狀態(tài)等。
  • 文件可以指定播放位置、調節(jié)音量大小、設置靜音狀態(tài)等。
  • 支持倍速播放文件,可選0.5倍、1.0倍、2.5倍、5.0倍等速度,相當于慢放和快放。
  • 支持開始播放、停止播放、暫停播放、繼續(xù)播放。
  • 支持抓拍截圖,可指定文件路徑,可選抓拍完成是否自動顯示預覽。
  • 支持錄像存儲,手動開始錄像、停止錄像,部分內核支持暫停錄像后繼續(xù)錄像,跳過不需要錄像的部分。
  • 支持無感知切換循環(huán)播放、自動重連等機制。
  • 提供播放成功、播放完成、收到解碼圖片、收到抓拍圖片、視頻尺寸變化、錄像狀態(tài)變化等信號。
  • 多線程處理,一個解碼一個線程,不卡主界面。

5.2 特色功能

  • 同時支持多種解碼內核,包括qmedia內核(Qt4/Qt5/Qt6)、ffmpeg內核(ffmpeg2/ffmpeg3/ffmpeg4/ffmpeg5)、vlc內核(vlc2/vlc3)、mpv內核(mpv1/mp2)、海康sdk、easyplayer內核等。
  • 非常完善的多重基類設計,新增一種解碼內核只需要實現極少的代碼量,就可以應用整套機制。
  • 同時支持多種畫面顯示策略,自動調整(原始分辨率小于顯示控件尺寸則按照原始分辨率大小顯示,否則等比例縮放)、等比例縮放(永遠等比例縮放)、拉伸填充(永遠拉伸填充)。所有內核和所有視頻顯示模式下都支持三種畫面顯示策略。
  • 同時支持多種視頻顯示模式,句柄模式(傳入控件句柄交給對方繪制控制)、繪制模式(回調拿到數據后轉成QImage用QPainter繪制)、GPU模式(回調拿到數據后轉成yuv用QOpenglWidget繪制)。
  • 支持多種硬件加速類型,ffmpeg可選dxva2、d3d11va等,mpv可選auto、dxva2、d3d11va,vlc可選any、dxva2、d3d11va。不同的系統(tǒng)環(huán)境有不同的類型選擇,比如linux系統(tǒng)有vaapi、vdpau,macos系統(tǒng)有videotoolbox。
  • 解碼線程和顯示窗體分離,可指定任意解碼內核掛載到任意顯示窗體,動態(tài)切換。
  • 支持共享解碼線程,默認開啟并且自動處理,當識別到相同的視頻地址,共享一個解碼線程,在網絡視頻環(huán)境中可以大大節(jié)約網絡流量以及對方設備的推流壓力。國內頂尖視頻廠商均采用此策略。這樣只要拉一路視頻流就可以共享到幾十個幾百個通道展示。
  • 自動識別視頻旋轉角度并繪制,比如手機上拍攝的視頻一般是旋轉了90度的,播放的時候要自動旋轉處理,不然默認是倒著的。
  • 自動識別視頻流播放過程中分辨率的變化,在視頻控件上自動調整尺寸。比如攝像機可以在使用過程中動態(tài)配置分辨率,當分辨率改動后對應視頻控件也要做出同步反應。
  • 音視頻文件無感知自動切換循環(huán)播放,不會出現切換期間黑屏等肉眼可見的切換痕跡。
  • 視頻控件同時支持任意解碼內核、任意畫面顯示策略、任意視頻顯示模式。
  • 視頻控件懸浮條同時支持句柄、繪制、GPU三種模式,非絕對坐標移來移去。
  • 本地攝像頭設備支持指定設備名稱、分辨率、幀率進行播放。
  • 錄像文件同時支持打開的視頻文件、本地攝像頭、網絡視頻流等。
  • 瞬間響應打開和關閉,無論是打開不存在的視頻或者網絡流,探測設備是否存在,讀取中的超時等待,收到關閉指令立即中斷之前的操作并響應。
  • 支持打開各種圖片文件,支持本地音視頻文件拖曳播放。
  • 視頻控件懸浮條自帶開始和停止錄像切換、聲音靜音切換、抓拍截圖、關閉視頻等功能。
  • 音頻組件支持聲音波形值數據解析,可以根據該值繪制波形曲線和柱狀聲音條,默認提供了聲音振幅信號。
  • 各組件中極其詳細的打印信息提示,尤其是報錯信息提示,封裝的統(tǒng)一打印格式。針對現場復雜的設備環(huán)境測試極其方便有用,相當于精確定位到具體哪個通道哪個步驟出錯。
  • 代碼框架和結構優(yōu)化到最優(yōu),性能強悍,持續(xù)迭代更新升級。
  • 源碼支持Qt4、Qt5、Qt6,兼容所有版本。

5.3 視頻控件

  • 可動態(tài)添加任意多個osd標簽信息,標簽信息包括名字、是否可見、字號大小、文本文字、文本顏色、標簽圖片、標簽坐標、標簽格式(文本、日期、時間、日期時間、圖片)、標簽位置(左上角、左下角、右上角、右下角、居中、自定義坐標)。
  • 可動態(tài)添加任意多個圖形信息,這個非常有用,比如人工智能算法解析后的圖形區(qū)域信息直接發(fā)給視頻控件即可。圖形信息支持任意形狀,直接繪制在原始圖片上,采用絕對坐標。
  • 圖形信息包括名字、邊框大小、邊框顏色、背景顏色、矩形區(qū)域、路徑集合、點坐標集合等。
  • 每個圖形信息都可指定三種區(qū)域中的一種或者多種,指定了的都會繪制。
  • 內置懸浮條控件,懸浮條位置支持頂部、底部、左側、右側。
  • 懸浮條控件參數包括邊距、間距、背景透明度、背景顏色、文本顏色、按下顏色、位置、按鈕圖標代碼集合、按鈕名稱標識集合、按鈕提示信息集合。
  • 懸浮條控件一排工具按鈕可自定義,通過結構體參數設置,圖標可選圖形字體還是自定義圖片。
  • 懸浮條按鈕內部實現了錄像切換、抓拍截圖、靜音切換、關閉視頻等功能,也可以自行在源碼中增加自己對應的功能。
  • 懸浮條按鈕對應實現了功能的按鈕,有對應圖標切換處理,比如錄像按鈕按下后會切換到正在錄像中的圖標,聲音按鈕切換后變成靜音圖標,再次切換還原。
  • 懸浮條按鈕單擊后都用名稱唯一標識作為信號發(fā)出,可以自行關聯(lián)響應處理。
  • 懸浮條空白區(qū)域可以顯示提示信息,默認顯示當前視頻分辨率大小,可以增加幀率、碼流大小等信息。
  • 視頻控件參數包括邊框大小、邊框顏色、焦點顏色、背景顏色(默認透明)、文字顏色(默認全局文字顏色)、填充顏色(視頻外的空白處填充黑色)、背景文字、背景圖片(如果設置了圖片優(yōu)先取圖片)、是否拷貝圖片、縮放顯示模式(自動調整、等比例縮放、拉伸填充)、視頻顯示模式(句柄、繪制、GPU)、啟用懸浮條、懸浮條尺寸(橫向為高度、縱向為寬度)、懸浮條位置(頂部、底部、左側、右側)。

以上就是Qt音視頻開發(fā)之利用ffmpeg實現解碼本地攝像頭的詳細內容,更多關于Qt ffmpeg解碼本地攝像頭的資料請關注腳本之家其它相關文章!

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