一、前言
爲了極大的降低CPU的佔用,實現硬解碼(也叫硬件加速)非常有必要,一個視頻文件或者一路視頻流還好,如果增加到64路視頻流呢,如果是4K、8K這種高分辨率的視頻呢,必須安裝上硬解碼纔是上上策。舉個例子在電腦上播放4K以上的H265這類的視頻文件,如果不開硬解碼,很容易出現卡頓現象,在配置高的電腦也容易出現,畢竟非常的耗CPU資源,來不及刷新,上了硬解碼之後,明顯流暢的不要不要的,怪不得現在的顯卡性能越做越牛逼,就是爲了在顯示這塊儘可能的分擔CPU的壓力,以便留出CPU時間片做其他的事情。
關於ffmpeg解碼,網上搜索到的代碼絕對是一大堆一大堆,而且很多都講得很詳細,解碼的函數流程圖非常清晰,關於ffmpeg這塊的學習本人推薦雷神的博客,分析的相當細緻,我在很久以前剛用Qt+ffmpeg解碼的時候,參考的就是雷神的例子,當然這些demo其實在ffmpeg的開發包dev下的examples也是非常詳細的,只不過沒有什麼分析過程,參考雷神的博客可以看到很多分析過程。
硬解碼大致流程:
- 根據硬解碼類型查找硬解碼設備類型 av_hwdevice_find_type_by_name
- 根據解碼設備類型找到硬解碼的格式 find_fmt_by_hw_type
- 獲取解碼器格式回調 videoCodecCtx->get_format
- 創建硬解碼設備 av_hwdevice_ctx_create
- 設備硬解碼設備 videoCodecCtx->hw_device_ctx
- 解碼數據包 avcodec_send_packet avcodec_receive_frame
- 將硬解碼後的數據從GPU轉換取出來 av_hwframe_transfer_data
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
- 個人作品:https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652
- 體驗地址:https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g 提取碼:01jf 文件名:bin_video_demo/bin_linux_video。
四、相關代碼
bool FFmpegThread::initHardware()
{
if (hardware == "none") {
return true;
}
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR > 2)
//根據名稱自動尋找硬解碼
enum AVHWDeviceType type;
//發現嵌入式上低版本的庫沒有av_hwdevice_find_type_by_name函數
#ifdef __arm__
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 4)
return false;
#else
type = av_hwdevice_find_type_by_name(hardware.toUtf8().data());
#endif
#else
type = av_hwdevice_find_type_by_name(hardware.toUtf8().data());
#endif
debug("硬件加速", QString("名稱: %1 數值: %2").arg(hardware).arg(type));
//找到對應的硬解碼格式
FFmpegHelper::hw_pix_fmt = FFmpegHelper::find_fmt_by_hw_type(type);
if (FFmpegHelper::hw_pix_fmt == -1) {
debug("加速失敗", "錯誤: 未找到對應加速類型");
return false;
}
int result = -1;
//解碼器格式賦值爲硬解碼
videoCodecCtx->get_format = FFmpegHelper::get_hw_format;
//av_opt_set_int(videoCodecCtx, "refcounted_frames", 1, 0);
//創建硬解碼設備
AVBufferRef *hw_device_ref;
result = av_hwdevice_ctx_create(&hw_device_ref, type, NULL, NULL, 0);
if (result < 0) {
debug("加速失敗", "錯誤: 創建視頻解碼器失敗 " + FFmpegHelper::getError(result));
return false;
}
videoCodecCtx->hw_device_ctx = av_buffer_ref(hw_device_ref);
av_buffer_unref(&hw_device_ref);
return true;
#else
return false;
#endif
}
int FFmpegHelper::decode(FFmpegThread *thread, AVCodecContext *avctx, AVPacket *packet, AVFrame *frameSrc, AVFrame *frameDst)
{
int result = -1;
#ifdef videoffmpeg
QString flag = "硬解出錯";
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR > 2)
result = avcodec_send_packet(avctx, packet);
if (result < 0) {
thread->debug(flag, QString("步驟: %1 原因: %2").arg("avcodec_send_packet").arg(getError(result)));
return result;
}
while (result >= 0) {
result = avcodec_receive_frame(avctx, frameSrc);
if (result == AVERROR(EAGAIN) || result == AVERROR_EOF) {
break;
} else if (result < 0) {
thread->debug(flag, QString("步驟: %1 原因: %2").arg("avcodec_receive_frame").arg(getError(result)));
break;
}
//將數據從GPU拷貝到CPU
result = av_hwframe_transfer_data(frameDst, frameSrc, 0);
if (result < 0) {
av_frame_unref(frameDst);
av_frame_unref(frameSrc);
thread->debug(flag, QString("步驟: %1 原因: %2").arg("av_hwframe_transfer_data").arg(getError(result)));
return result;
}
goto end;
}
#endif
return result;
end:
//調用線程處理解碼後的數據
thread->decodeVideo2(packet);
#endif
return result;
}
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、靜音狀態等。
- 文件可以指定播放位置、調節音量大小、設置靜音狀態等。
- 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,相當於慢放和快放。
- 支持開始播放、停止播放、暫停播放、繼續播放。
- 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後繼續錄像,跳過不需要錄像的部分。
- 支持無感知切換循環播放、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(原始分辨率小於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製控制)、繪製模式(回調拿到數據後轉成QImage用QPainter繪製)、GPU模式(回調拿到數據後轉成yuv用QOpenglWidget繪製)。
- 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。不同的系統環境有不同的類型選擇,比如linux系統有vaapi、vdpau,macos系統有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,動態切換。
- 支持共享解碼線程,默認開啓並且自動處理,當識別到相同的視頻地址,共享一個解碼線程,在網絡視頻環境中可以大大節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採用此策略。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並繪製,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,不然默認是倒着的。
- 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配置分辨率,當分辨率改動後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、繪製、GPU三種模式,非絕對座標移來移去。
- 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並響應。
- 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,可以根據該值繪製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,封裝的統一打印格式。針對現場複雜的設備環境測試極其方便有用,相當於精確定位到具體哪個通道哪個步驟出錯。
- 代碼框架和結構優化到最優,性能強悍,持續迭代更新升級。
- 源碼支持Qt4、Qt5、Qt6,兼容所有版本。
5.3 視頻控件
- 可動態添加任意多個osd標籤信息,標籤信息包括名字、是否可見、字號大小、文本文字、文本顏色、標籤圖片、標籤座標、標籤格式(文本、日期、時間、日期時間、圖片)、標籤位置(左上角、左下角、右上角、右下角、居中、自定義座標)。
- 可動態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後的圖形區域信息直接發給視頻控件即可。圖形信息支持任意形狀,直接繪製在原始圖片上,採用絕對座標。
- 圖形信息包括名字、邊框大小、邊框顏色、背景顏色、矩形區域、路徑集合、點座標集合等。
- 每個圖形信息都可指定三種區域中的一種或者多種,指定了的都會繪製。
- 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,比如錄像按鈕按下後會切換到正在錄像中的圖標,聲音按鈕切換後變成靜音圖標,再次切換還原。
- 懸浮條按鈕單擊後都用名稱唯一標識作爲信號發出,可以自行關聯響應處理。
- 懸浮條空白區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、繪製、GPU)、啓用懸浮條、懸浮條尺寸(橫向爲高度、縱向爲寬度)、懸浮條位置(頂部、底部、左側、右側)。
5.4 內核ffmpeg
- 支持各種音視頻文件、本地攝像頭設備,各種視頻流網絡流。
- 支持開始播放、暫停播放、繼續播放、停止播放、設置播放進度、倍速播放。
- 可設置音量、靜音切換、抓拍圖片、錄像存儲。
- 自動提取專輯信息比如標題、藝術家、專輯、專輯封面,自動顯示專輯封面。
- 完美支持音視頻同步和倍速播放。
- 解碼策略支持速度優先、質量優先、均衡處理、最快速度。
- 支持手機視頻旋轉角度顯示,比如一般手機拍攝的視頻是旋轉了90度的,解碼顯示的時候需要重新旋轉90度纔是正的。
- 自動轉換yuv420格式,比如本地攝像頭是yuyv422格式,有些視頻文件是xx格式,統一將非yuv420格式轉換,然後再進行處理。
- 支持硬解碼dxva2、d3d11va等,性能極高尤其是大分辨率比如4K視頻。
- 視頻響應極低延遲0.2s左右,極速響應打開視頻流0.5s左右,專門做了優化處理。
- 硬解碼和GPU繪製組合,極低CPU佔用,比海康大華等客戶端更優。
- 支持視頻流中的各種音頻格式,AAC、PCM、G.726、G.711A、G.711Mu、G.711ulaw、G.711alaw、MP2L2等都支持,推薦選擇AAC兼容性跨平臺性最好。
- 視頻存儲支持yuv、h264、mp4多種格式,音頻存儲支持pcm、wav、aac多種格式。默認視頻mp4格式、音頻aac格式。
- 支持分開存儲音頻視頻文件,也支持合併到一個mp4文件,默認策略是無論何種音視頻文件格式存儲,最終都轉成mp4及aac格式,然後合併成音視頻一起的mp4文件。
- 支持本地攝像頭實時視頻顯示帶音頻輸入輸出,音視頻錄製合併到一個mp4文件。
- 支持H264/H265編碼(現在越來越多的監控攝像頭是H265視頻流格式)生成視頻文件,內部自動識別切換編碼格式。
- 自動識別視頻流動態分辨率改動,重新打開視頻流。
- 支持用戶信息中包含特殊字符(比如用戶信息中包含+#@等字符)的視頻流播放,內置解析轉義處理。
- 純qt+ffmpeg解碼,非sdl等第三方繪製播放依賴,gpu繪製採用qopenglwidget,音頻播放採用qaudiooutput。
- 同時支持ffmpeg2、ffmpeg3、ffmpeg4、ffmpeg5版本,全部做了兼容處理。如果需要支持xp需要選用ffmpeg3及以下。