一、前言
近期花了兩週時間閉門啃硬骨頭,主要就解決三個問題(音視頻同步存儲和推流、圖片水印並將水印信息存儲到文件或者推流、rtsp推流),這三個問題困擾了很多年,以至於找遍了網絡和翻遍ffplay代碼以及ffmpeg示例的代碼,通過不下於上百次方案的調整和測試,幾乎每次都是在接近崩潰的時候,靈機一動就成了,能存儲成功基本上就能推流成功,畢竟推流就是將存儲的文件地址改成推流地址就行。
在ffmpeg中除了編解碼以外,濾鏡應該就是第二強大的功能,縱觀現在市面上各種視頻處理軟件中的特效,幾乎都是底層用ffmpeg去處理的,因爲ffmpeg中的濾鏡處理可以從源頭上解決問題,他可以直接應用好特效後更改幀數據,這樣收到的幀就已經是帶了特效的幀,意味着保存的時候也就是帶了水印和特效的幀,當然濾鏡越多佔用CPU越高,一般不建議過多的特效,比如文字水印控制在4個,圖片水印控制在2個,其中文字水印支持換行顯示,對標vlc和mpv中的水印,也是固定支持2-4路,超過了也沒有。
很早以前就把ffmpeg中的文字水印搞定了,包括了各種方框圖形、模糊濾鏡等,唯獨圖片濾鏡沒搞定,單獨用movie濾鏡設置一個圖片水印是可以的,但是和文字水印以及其他水印一組合,就歇菜了,導致所有水印失效,在avfilter_graph_parse_ptr會報錯,其他的濾鏡只需要將濾鏡內容用逗號隔開就行,而圖片濾鏡就是不行,後面想着是不是要創建多個avfilter中的in來處理,也不行,而且也有點多餘,查閱了各種資料,尤其是官網的信息,終於找到問題所在,原來一旦加了圖片濾鏡,整個濾鏡字符串的格式和排列就需要做特殊調整,而且貌似順序有要求,必須是其他各種濾鏡字符串組合在前面,圖片濾鏡在最後面。
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。
四、功能特點
4.1 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。
4.2 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)、監控廠家sdk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。
- 代碼框架和結構優化到極致,性能彪悍,持續迭代更新升級。
- 源碼支持Qt4、Qt5、Qt6,兼容所有版本。
4.3 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)。
4.4 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。
- 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。
五、相關代碼
int FFmpegFilter::initFilter(AbstractVideoThread *thread, AVStream *stream, AVCodecContext *avctx, FilterData &filterData)
{
int result = -1;
QString step;
if (!filterData.enable) {
filterData.isOk = false;
return result;
}
//先釋放相關資源
freeFilter(filterData);
//獲取濾鏡字符串
QString filters = getFilter(filterData);
if (filters.isEmpty()) {
return result;
}
//輸入幀序列的參數信息
QStringList listArg;
listArg << QString("video_size=%1x%2").arg(avctx->width).arg(avctx->height);
listArg << QString("pix_fmt=%1").arg(filterData.formatIn == AV_PIX_FMT_NV12 ? AV_PIX_FMT_NV12 : avctx->pix_fmt);
listArg << QString("time_base=%1/%2").arg(stream->time_base.num).arg(stream->time_base.den);
listArg << QString("pixel_aspect=%1/%2").arg(avctx->sample_aspect_ratio.num).arg(avctx->sample_aspect_ratio.den);
QString args = listArg.join(":");
//輸入幀格式
enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {filterData.formatIn, AV_PIX_FMT_NONE};
//獲取要使用的濾鏡
const AVFilter *filterSrc = avfilter_get_by_name("buffer");
const AVFilter *filterSink = avfilter_get_by_name("buffersink");
//創建輸入輸出濾鏡參數
AVFilterInOut *inputs = avfilter_inout_alloc();
AVFilterInOut *outputs = avfilter_inout_alloc();
//創建濾鏡容器
filterData.filterGraph = avfilter_graph_alloc();
if (!inputs || !outputs || !filterData.filterGraph) {
result = AVERROR(ENOMEM);
goto end;
}
//創建輸入濾鏡
result = avfilter_graph_create_filter(&filterData.filterSrcCtx, filterSrc, "in", args.toUtf8().constData(), NULL, filterData.filterGraph);
if (result < 0) {
step = "創建輸入濾鏡";
goto end;
}
//創建輸出濾鏡
result = avfilter_graph_create_filter(&filterData.filterSinkCtx, filterSink, "out", NULL, NULL, filterData.filterGraph);
if (result < 0) {
step = "創建輸出濾鏡";
goto end;
}
//設置輸出濾鏡格式
result = av_opt_set_int_list(filterData.filterSinkCtx, "pix_fmts", pix_fmts, filterData.formatOut, AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
if (result < 0) {
step = "設置輸出格式";
goto end;
}
//設置濾鏡的參數
outputs->name = av_strdup("in");
outputs->filter_ctx = filterData.filterSrcCtx;
outputs->pad_idx = 0;
outputs->next = NULL;
inputs->name = av_strdup("out");
inputs->filter_ctx = filterData.filterSinkCtx;
inputs->pad_idx = 0;
inputs->next = NULL;
//初始化濾鏡
result = avfilter_graph_parse_ptr(filterData.filterGraph, filters.toUtf8().constData(), &inputs, &outputs, NULL);
if (result < 0) {
step = "應用濾鏡參數";
goto end;
}
//應用濾鏡配置
result = avfilter_graph_config(filterData.filterGraph, NULL);
if (result < 0) {
step = "應用濾鏡配置";
goto end;
}
end:
//釋放對應的輸入輸出
avfilter_inout_free(&inputs);
avfilter_inout_free(&outputs);
filterData.isOk = (result >= 0);
thread->debug("濾鏡處理", filterData.isOk ? "創建濾鏡完成" : QString("%1失敗: %2").arg(step).arg(FFmpegHelper::getError(result)), "");
return result;
}
void FFmpegFilter::freeFilter(FilterData &filterData)
{
if (filterData.isOk) {
filterData.enable = true;
filterData.init = true;
filterData.isOk = false;
avfilter_free(filterData.filterSrcCtx);
avfilter_free(filterData.filterSinkCtx);
avfilter_graph_free(&filterData.filterGraph);
filterData.filterSrcCtx = NULL;
filterData.filterSinkCtx = NULL;
filterData.filterGraph = NULL;
}
}