基於Qt、FFMpeg的音視頻播放器設計二(類封裝)

在上一篇中我們實現了視頻的解碼、格式轉換，但其基本是堆出來的代碼，可複用性以及擴展性比較低，現在我們對它進行類的封裝。這裏我們把它分爲四個小部分。

1、重構封裝FFMpeg類完成打開和關閉視頻接口

2、重構讀取視頻幀接口

3、重構解碼接口

4、重構ToRGB接口

一、重構封裝FFMpeg類完成打開和關閉視頻接口

我們使用VS的類嚮導在該項目下添加XFFMpeg類，將上一篇中編輯好的視頻打開和關閉的部分代碼移植過來，同時進行一些調整，需要注意的時考慮到後面的多線程應用，在打開關閉以及處理時我們都加入了互斥鎖，如何處理看下方的代碼，註釋也都比較清晰。

XFFMpeg.h文件

#pragma once
#include <iostream>
#include <QMutex>
extern "C"
{
	//調用FFMpeg的頭文件
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libswscale/swscale.h>
}

class XFFmpeg
{
public:
	static XFFmpeg *Get()//單件模式
	{
		static XFFmpeg ff;
		return &ff;
	}
////////////////////////////////////////
///打開視頻文件，如果上次已經打開會先關閉
///@para path  視頻文件路徑
///@return bool 成功失敗，失敗錯誤信息通過 GetError獲取
	bool Open(const char *path);//打開視頻文件
	void Close();//關閉文件
	std::string GetError();//獲取錯誤信息
	virtual ~XFFmpeg();
	int totalMs=0;//總時長
protected:
	char errorbuff[1024];//打開時發生的錯誤信息
	XFFmpeg();
	QMutex mutex;//互斥變量，多線程時避免同時間的讀寫
	AVFormatContext *ic = NULL;//解封裝上下文
	
};

XFFMpeg.cpp

#include "XFFmpeg.h"

//調用FFMpeg的lib庫
#pragma comment(lib,"avformat.lib")
#pragma  comment(lib,"avutil.lib")
#pragma  comment(lib,"avcodec.lib")
#pragma  comment(lib,"swscale.lib")

XFFmpeg::XFFmpeg()
{
	errorbuff[0] = '\0';//初始化
	av_register_all();//註冊FFMpeg的庫
}


XFFmpeg::~XFFmpeg()
{
}

bool XFFmpeg::Open(const char *path)
{
	Close();//打開前先關閉清理
	mutex.lock();//鎖
	int re = avformat_open_input(&ic, path, 0, 0);//打開解封裝器
	if (re != 0)//打開錯誤時
	{
		mutex.unlock();//解鎖
		av_strerror(re, errorbuff, sizeof(errorbuff));//錯誤信息
		printf("open %s failed :%s\n", path, errorbuff);
		return false;
	}
    totalMs = ic->duration / (AV_TIME_BASE);//獲取視頻的總時間
	printf("file totalSec is %d-%d\n", totalMs/ 60, totalMs % 60);//以分秒計時
	mutex.unlock();
	return true;


}

void XFFmpeg::Close()
{
	mutex.lock();//需要上鎖，以防多線程中你這裏在close，另一個線程中在讀取，
	if (ic) avformat_close_input(&ic);//關閉ic上下文
	mutex.unlock();

}

std::string XFFmpeg::GetError()
{
	mutex.lock();
	std::string re = this->errorbuff;
	mutex.unlock();
	return re;
}

在主函數中這樣調用，用來測試是否正確打開文件

#include "aginexplay.h"
#include "XFFmpeg.h"
#include <QtWidgets/QApplication>

int main(int argc, char *argv[])
{
	if (XFFmpeg::Get()->Open("1080.mp4"))//是否打開視頻
	{
		printf("open success!\n");
	}
	else
	{
		printf("open failed!%s\n",XFFmpeg::Get()->GetError().c_str());
		getchar();
		return -1;
	}

	QApplication a(argc, argv);
	agineXplay w;
	w.show();
	return a.exec();

二、重構讀取視頻幀接口

封裝讀取視頻幀，我們在XFFMpeg.h中申明

//讀取視頻的每一幀，返回每幀後需要清理空間
	AVPacket Read();

在XFFMpeg中定義

AVPacket XFFmpeg::Read()
{
	AVPacket pkt;
	memset(&pkt,0,sizeof(AVPacket));
	mutex.lock();
	if (!ic)
	{
		mutex.unlock();
		return pkt;
	}
	int err = av_read_frame(ic, &pkt);//讀取視頻幀
	if (err != 0)//讀取失敗
	{
		av_strerror(err,errorbuff,sizeof(errorbuff));
	}
	mutex.unlock();
	return pkt;

}

同樣考慮到多線程中，避免在一個線程中剛讀取到一幀視頻，而在另一個線程中就將其清理裏，所以在讀取這一部分也需要加入互斥鎖，讀取完後解鎖。

三、重構解碼接口

在XFFMpeg.h中申明解碼函數以及變量

//讀取到每幀數據後需要對其進行解碼
	AVFrame *Decode(const AVPacket *pkt);

    AVFrame *yuv = NULL;//解碼後的視頻幀數據
	int videoStream = 0;//視頻流

在XFFMpeg.cpp中定義解碼函數

AVFrame * XFFmpeg::Decode(const AVPacket *pkt)
{
	mutex.lock();
	if (!ic)//若未打開視頻
	{
		mutex.unlock();
		return NULL;

	}
	if (yuv == NULL)//申請解碼的對象空間
	{
		yuv = av_frame_alloc();
	}
	int re = avcodec_send_packet(ic->streams[pkt->stream_index]->codec,pkt);//發送之前讀取的視頻幀pkt
	if (re != 0)
	{
		mutex.unlock();
		return NULL;
	}
	re = avcodec_receive_frame(ic->streams[pkt->stream_index]->codec,yuv);//解碼pkt後存入yuv中
	if (re != 0)
	{
		mutex.unlock();
		return NULL;
	}


	mutex.unlock();

	return yuv;
}

同時在解碼時我們需要解碼器所以在XFFMpeg.cpp的Open函數中需要打開解碼器，代碼如下位置

//解碼器
	for (int i = 0; i < ic->nb_streams; i++)
	{
		AVCodecContext *enc = ic->streams[i]->codec;//解碼上下文

		if (enc->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO)//判斷是否爲視頻
		{
			videoStream = i;
			//videoCtx = enc;
			AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(enc->codec_id);//查找解碼器
			if (!codec)//未找到解碼器
			{
				mutex.unlock();
				printf("video code not find\n");
				return false;
			}
			int err = avcodec_open2(enc, codec, NULL);//打開解碼器
			if (err != 0)//未打開解碼器
			{
				mutex.unlock();
				char buf[1024] = { 0 };
				av_strerror(err, buf, sizeof(buf));
				printf(buf);
				return false;
			}
			printf("open codec success!\n");
		}
	}//至此爲打開解碼器過程
	
	printf("file totalSec is %d-%d\n", totalMs/ 60, totalMs % 60);//以分秒計時
	mutex.unlock();
	return true;

在主函數main中進行測試解碼視頻幀

for (;;)
	{
		AVPacket pkt = XFFmpeg::Get()->Read();//每次讀取視頻得一幀
		if (pkt.size == 0)
			break;
		printf("pts = %lld\n", pkt.pts);

		AVFrame *yuv = XFFmpeg::Get()->Decode(&pkt);//解碼視頻幀
		if (yuv)
		{
			printf("[D]\n");
		}

		av_packet_unref(&pkt);//重新置pkt爲0
	}

同時別忘記在XFFMpeg.cpp的Close時同時還需要釋放解碼後的空間

if (yuv) av_frame_free(&yuv);//關閉時釋放解碼後的視頻幀空間

四、重構ToRGB接口

在XFFMpeg.h中申明轉碼函數以及變量

//將解碼後的YUV視頻幀轉化爲RGB格式
	bool ToRGB(const AVFrame *yuv,char *out,int outwidth,int outheight);

SwsContext  *cCtx = NULL;//轉碼器上下文

在XFFMpeg.cpp中定義轉碼函數

bool XFFmpeg::ToRGB(const AVFrame *yuv, char *out, int outwidth, int outheight)
{

	mutex.lock();
	if (!ic)//未打開視頻文件
	{
		mutex.unlock();
		return false;
	}
	AVCodecContext *videoCtx = ic->streams[this->videoStream]->codec;
	cCtx = sws_getCachedContext(cCtx, videoCtx->width,//初始化一個SwsContext
		videoCtx->height,
		videoCtx->pix_fmt, //輸入像素格式
		outwidth, outheight,
		AV_PIX_FMT_BGRA,//輸出像素格式
		SWS_BICUBIC,//轉碼的算法
		NULL, NULL, NULL);

	if (!cCtx)
	{
		mutex.unlock();
		printf("sws_getCachedContext  failed!\n");
		return false;
	}
	uint8_t *data[AV_NUM_DATA_POINTERS] = { 0 };
	data[0] = (uint8_t *)out;//第一位輸出RGB
	int linesize[AV_NUM_DATA_POINTERS] = { 0 };

	linesize[0] = outwidth * 4;//一行的寬度，32位4個字節
	int h = sws_scale(cCtx, yuv->data, //當前處理區域的每個通道數據指針
		yuv->linesize,//每個通道行字節數
		0, videoCtx->height,//原視頻幀的高度
		data,//輸出的每個通道數據指針	
		linesize//每個通道行字節數

		);//開始轉碼

	if (h > 0)
	{
		printf("(%d)", h);
	}
	mutex.unlock();
	return true;

}

在主函數main中進行測試轉碼

for (;;)
	{
		AVPacket pkt = XFFmpeg::Get()->Read();//每次讀取視頻得一幀
		if (pkt.size == 0)
			break;
		printf("pts = %lld\n", pkt.pts);

		if (pkt.stream_index != XFFmpeg::Get()->videoStream)//若不爲視頻流
		{
			av_packet_unref(&pkt);//重新置pkt爲0
			continue;

		}
        AVFrame *yuv = XFFmpeg::Get()->Decode(&pkt);//解碼視頻幀
		if (yuv)
		{
			printf("[D]\n");
			XFFmpeg::Get()->ToRGB(yuv, rgb, 800, 600);//視頻轉碼
		}
		
		av_packet_unref(&pkt);//重新置pkt爲0
	}

考慮到一個視頻有音頻和視頻，這裏對於音頻我們先直接過濾掉，只處理視頻，同時在XFFMpeg.cpp的Close中對於轉碼上下文的空間也需要釋放。

if (cCtx)
	{
		sws_freeContext(cCtx);//釋放轉碼器上下文空間
		cCtx = NULL;
	}

至此FFMPEG視頻處理原理以及實現基本完成了，下一篇對於QT界面設計和使用opengl繪製視頻的總結。