Qt/C++音视频开发59-使用mdk-sdk组件/原qtav作者力作/性能凶残/...
## 一、前言
最近一个月一直在研究mdk-sdk音视频组件，这个组件是原qtav作者的最新力作，提供了各种各样的示例demo，不仅限于支持C++，其他各种比如java/flutter/web/android等全部支持，性能上也是杠杠的，目前大概是在V0.23版本，大部分软件发布基本上都是在1.0版本才是比较稳定的，不过目前用下来，感觉还是挺不错的，跨平台，什么windows/linux/macos/ios/android/web等全部支持，底层还支持各种渲染框架。其实mdk底层就是封装的ffmpeg，也可以说核心就是ffmpeg，得益于作者在ffmpeg的使用方面应该是到了如火纯情的境界，主要是三大块，一块是音视频同步、一块是硬解码、一块是渲染到不同的平台。这三大快在音视频领域都是重点也是难点，要想做的稳定做得好性能又好，是很难的。没个十年八年的功力是不行的。
由于mdk-sdk作者也是搞qt开发很多年，所以对qt+mdk的使用提供了非常友好完善的示例。
第一步：下载示例源码git clone git@github.com:wang-bin/mdk-examples.git
第二步：下载库文件 https://sourceforge.net/projects/mdk-sdk/files/nightly/
第三步：将mdk-sdk目录放到mdk-examples目录下。
第四步：打开projects.pro编译就行，如果本机没有vulkan环境，可以注释vkwindow、qmlrhi 、qmlrhi0项目。
在经历众多音视频组件的各种高强度对比测试验证下，mdk的优点非常多，这里就不多说，缺点就是线程有点多，一个播放基本上就占了30个线程，10个就是300，可能是通过牺牲一部分内存来提升性能，好比谷歌浏览器也是占内存大户，但是性能强悍，目前几乎是一统浏览器江湖。各种播放组件中，对于4K、8K、16K视频文件的解码，开启硬解码模式下，mpv是全宇宙CPU占用最低的，其次就是mdk，vlc的表现最拉垮。可能mpv直接走的屏幕绘制，直接是显卡中的数据绘制的，没有经过内存拷贝。
## 二、效果图
## 三、体验地址
1. 国内站点：[https://gitee.com/feiyangqingyun](https://gitee.com/feiyangqingyun)
2. 国际站点：[https://github.com/feiyangqingyun](https://github.com/feiyangqingyun)
3. 个人作品：[https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652](https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652)
4. 体验地址：[https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g](https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g) 提取码：01jf 文件名：bin_video_demo。
## 四、功能特点
### 4.1. 基础功能
1. 支持各种音频视频文件格式，比如mp3、wav、mp4、asf、rm、rmvb、mkv等。
2. 支持本地摄像头设备和本地桌面采集，支持多设备和多屏幕。
3. 支持各种视频流格式，比如rtp、rtsp、rtmp、http、udp等。
4. 本地音视频文件和网络音视频文件，自动识别文件长度、播放进度、音量大小、静音状态等。
5. 文件可以指定播放位置、调节音量大小、设置静音状态等。
6. 支持倍速播放文件，可选0.5倍、1.0倍、2.5倍、5.0倍等速度，相当于慢放和快放。
7. 支持开始播放、停止播放、暂停播放、继续播放。
8. 支持抓拍截图，可指定文件路径，可选抓拍完成是否自动显示预览。
9. 支持录像存储，手动开始录像、停止录像，部分内核支持暂停录像后继续录像，跳过不需要录像的部分。
10. 支持无感知切换循环播放、自动重连等机制。
11. 提供播放成功、播放完成、收到解码图片、收到抓拍图片、视频尺寸变化、录像状态变化等信号。
12. 多线程处理，一个解码一个线程，不卡主界面。
### 4.2. 特色功能
1. 同时支持多种解码内核，包括qmedia内核（Qt4/Qt5/Qt6）、ffmpeg内核（ffmpeg2/ffmpeg3/ffmpeg4/ffmpeg5/ffmpeg6）、vlc内核（vlc2/vlc3）、mpv内核（mpv1/mp2）、mdk内核、海康sdk、easyplayer内核等。
2. 非常完善的多重基类设计，新增一种解码内核只需要实现极少的代码量，就可以应用整套机制，极易拓展。
3. 同时支持多种画面显示策略，自动调整（原始分辨率小于显示控件尺寸则按照原始分辨率大小显示，否则等比缩放）、等比缩放（永远等比缩放）、拉伸填充（永远拉伸填充）。所有内核和所有视频显示模式下都支持三种画面显示策略。
4. 同时支持多种视频显示模式，句柄模式（传入控件句柄交给对方绘制控制）、绘制模式（回调拿到数据后转成QImage用QPainter绘制）、GPU模式（回调拿到数据后转成yuv用QOpenglWidget绘制）。
5. 支持多种硬件加速类型，ffmpeg可选dxva2、d3d11va等，vlc可选any、dxva2、d3d11va，mpv可选auto、dxva2、d3d11va，mdk可选dxva2、d3d11va、cuda、mft等。不同的系统环境有不同的类型选择，比如linux系统有vaapi、vdpau，macos系统有videotoolbox。
6. 解码线程和显示窗体分离，可指定任意解码内核挂载到任意显示窗体，动态切换。
7. 支持共享解码线程，默认开启并且自动处理，当识别到相同的视频地址，共享一个解码线程，在网络视频环境中可以大大节约网络流量以及对方设备的推流压力。国内顶尖视频厂商均采用此策略。这样只要拉一路视频流就可以共享到几十个几百个通道展示。
8. 自动识别视频旋转角度并绘制，比如手机上拍摄的视频一般是旋转了90度的，播放的时候要自动旋转处理，不然默认是倒着的。
9. 自动识别视频流播放过程中分辨率的变化，在视频控件上自动调整尺寸。比如摄像机可以在使用过程中动态配置分辨率，当分辨率改动后对应视频控件也要做出同步反应。
10. 音视频文件无感知自动切换循环播放，不会出现切换期间黑屏等肉眼可见的切换痕迹。
11. 视频控件同时支持任意解码内核、任意画面显示策略、任意视频显示模式。
12. 视频控件悬浮条同时支持句柄、绘制、GPU三种模式，非绝对坐标移来移去。
13. 本地摄像头设备支持指定设备名称、分辨率、帧率进行播放。
14. 本地桌面采集支持设定采集区域、偏移值、指定桌面索引、帧率、多个桌面同时采集等。
15. 录像文件同时支持打开的视频文件、本地摄像头、本地桌面、网络视频流等。
16. 瞬间响应打开和关闭，无论是打开不存在的视频或者网络流，探测设备是否存在，读取中的超时等待，收到关闭指令立即中断之前的操作并响应。
17. 支持打开各种图片文件，支持本地音视频文件拖曳播放。
18. 视频流通信方式可选tcp/udp，有些设备可能只提供了某一种协议通信比如tcp，需要指定该种协议方式打开。
19. 可设置连接超时时间（视频流探测用的超时时间）、读取超时时间（采集过程中的超时时间）。
20. 支持逐帧播放，提供上一帧/下一帧函数接口，可以逐帧查阅采集到的图像。
21. 音频文件自动提取专辑信息比如标题、艺术家、专辑、专辑封面，自动显示专辑封面。
22. 视频响应极低延迟0.2s左右，极速响应打开视频流0.5s左右，专门做了优化处理。
23. 支持H264/H265编码（现在越来越多的监控摄像头是H265视频流格式）生成视频文件，内部自动识别切换编码格式。
24. 支持用户信息中包含特殊字符（比如用户信息中包含+#@等字符）的视频流播放，内置解析转义处理。
25. 支持滤镜，各种水印及图形效果，支持多个水印和图像，可以将OSD标签信息和各种图形信息写入到MP4文件。
26. 支持视频流中的各种音频格式，AAC、PCM、G.726、G.711A、G.711Mu、G.711ulaw、G.711alaw、MP2L2等都支持，推荐选择AAC兼容性跨平台性最好。
27. 内核ffmpeg采用纯qt+ffmpeg解码，非sdl等第三方绘制播放依赖，gpu绘制采用qopenglwidget，音频播放采用qaudiooutput。
28. 内核ffmpeg和内核mdk支持安卓，其中mdk支持安卓硬解码，性能非常凶残。
29. 可以切换音视频轨道，也就是节目通道，可能ts文件带了多个音视频节目流，可以分别设置要播放哪一个，可以播放前设置好和播放过程中动态设置。
30. 可以设置视频旋转角度，可以播放前设置好和播放过程中动态设置。
31. 视频控件悬浮条自带开始和停止录像切换、声音静音切换、抓拍截图、关闭视频等功能。
32. 音频组件支持声音波形值数据解析，可以根据该值绘制波形曲线和柱状声音条，默认提供了声音振幅信号。
33. 标签和图形信息支持三种绘制方式，绘制到遮罩层、绘制到图片、源头绘制（对应信息可以存储到文件）。
34. 通过传入一个url地址，该地址可以带上通信协议、分辨率、帧率等信息，无需其他设置。
35. 保存视频到文件支持三种策略，自动处理、仅限文件、全部转码，转码策略支持自动识别、转264、转265，编码保存支持指定分辨率缩放或者等比例缩放。比如对保存文件体积有要求可以指定缩放后再存储。
36. 支持加密保存文件和解密播放文件，可以指定秘钥文本。
37. 支持电子放大，在悬浮条切换到电子放大模式，在画面上选择需要放大的区域，选取完毕后自动放大，再次切换放大模式可以复位。
38. 各组件中极其详细的打印信息提示，尤其是报错信息提示，封装的统一打印格式。针对现场复杂的设备环境测试极其方便有用，相当于精确定位到具体哪个通道哪个步骤出错。
39. 同时提供了简单示例、视频播放器、多画面视频监控、监控回放、逐帧播放、多屏渲染等单独窗体示例，专门演示对应功能如何使用。
40. 代码框架和结构优化到最优，性能强悍，持续迭代更新升级。
41. 源码支持Qt4、Qt5、Qt6，兼容所有版本。
### 4.3. 视频控件
1. 可动态添加任意多个osd标签信息，标签信息包括名字、是否可见、字号大小、文本文字、文本颜色、背景颜色、标签图片、标签坐标、标签格式（文本、日期、时间、日期时间、图片）、标签位置（左上角、左下角、右上角、右下角、居中、自定义坐标）。
2. 可动态添加任意多个图形信息，这个非常有用，比如人工智能算法解析后的图形区域信息直接发给视频控件即可。图形信息支持任意形状，直接绘制在原始图片上，采用绝对坐标。
3. 图形信息包括名字、边框大小、边框颜色、背景颜色、矩形区域、路径集合、点坐标集合等。
4. 每个图形信息都可指定三种区域中的一种或者多种，指定了的都会绘制。
5. 内置悬浮条控件，悬浮条位置支持顶部、底部、左侧、右侧。
6. 悬浮条控件参数包括边距、间距、背景透明度、背景颜色、文本颜色、按下颜色、位置、按钮图标代码集合、按钮名称标识集合、按钮提示信息集合。
7. 悬浮条控件一排工具按钮可自定义，通过结构体参数设置，图标可选图形字体还是自定义图片。
8. 悬浮条按钮内部实现了录像切换、抓拍截图、静音切换、关闭视频等功能，也可以自行在源码中增加自己对应的功能。
9. 悬浮条按钮对应实现了功能的按钮，有对应图标切换处理，比如录像按钮按下后会切换到正在录像中的图标，声音按钮切换后变成静音图标，再次切换还原。
10. 悬浮条按钮单击后都用名称唯一标识作为信号发出，可以自行关联响应处理。
11. 悬浮条空白区域可以显示提示信息，默认显示当前视频分辨率大小，可以增加帧率、码流大小等信息。
12. 视频控件参数包括边框大小、边框颜色、焦点颜色、背景颜色（默认透明）、文字颜色（默认全局文字颜色）、填充颜色（视频外的空白处填充黑色）、背景文字、背景图片（如果设置了图片优先取图片）、是否拷贝图片、缩放显示模式（自动调整、等比缩放、拉伸填充）、视频显示模式（句柄、绘制、GPU）、启用悬浮条、悬浮条尺寸（横向为高度、纵向为宽度）、悬浮条位置（顶部、底部、左侧、右侧）。
## 五、相关代码
```cpp
#include "mdkplayer.h"
#include "videohelper.h"
MdkPlayer::MdkPlayer(QObject *parent) : QObject(parent)
{
//实例化播放对象
player = new mdk::Player;
//默认等比例填充
player->setAspectRatio(mdk::KeepAspectRatio);
//设置缓冲大小
//player->setBufferRange(0, 5000, true);
//渲染回调触发界面更新
player->setRenderCallback((void *vo) {
QObject *render = (QObject *)vo;
if (render && render->isWidgetType()) {
QMetaObject::invokeMethod(render, "update");
}
});
//播放状态变化
player->onStateChanged((mdk::State state) {
emit stateChanged(state);
});
//媒体状态变化
player->onMediaStatus((mdk::MediaStatus oldValue, mdk::MediaStatus newValue) {
emit mediaStatusChanged(newValue);
return true;
});
//各种事件触发
player->onEvent((const mdk::MediaEvent & e) {
emit eventChanged(e);
return false;
});
render = NULL;
}
MdkPlayer::~MdkPlayer()
{
//没有设置过渲染窗体释放的时候会崩溃
if (render) {
delete player;
}
}
void MdkPlayer::setMedia(const QString &url)
{
player->setMedia(url.toUtf8().constData());
//设置媒体后立即获取媒体信息/手册说要按照下面这样写
VideoType type = VideoHelper::getVideoType(url);
if (type == VideoType_FileLocal || type == VideoType_FileWeb) {
player->waitFor(mdk::State::Stopped);
player->prepare(0, (int64_t, bool *) {
QMetaObject::invokeMethod(parent(), "readMediaInfo");
return true;
});
}
//不做音视频同步
if (type == VideoType_Rtsp) {
player->onSync([] {
return DBL_MAX;
});
}
}
void MdkPlayer::setFilter(const QString &filter)
{
player->setProperty("video.avfilter", filter.toStdString());
}
void MdkPlayer::setDecoders(const QStringList &names)
{
std::vector<std::string> decoders;
foreach (QString name, names) {
decoders.push_back(name.toStdString());
}
player->setDecoders(mdk::MediaType::Video, decoders);
}
void MdkPlayer::setProperty(const std::string &key, const std::string &value)
{
player->setProperty(key, value);
}
void MdkPlayer::play()
{
player->set(mdk::State::Playing);
}
void MdkPlayer::stop()
{
player->set(mdk::State::Stopped);
}
void MdkPlayer::pause()
{
player->set(mdk::State::Paused);
}
void MdkPlayer::next()
{
player->set(mdk::State::Playing);
}
mdk::State MdkPlayer::state()
{
return player->state();
}
void MdkPlayer::setLoop(int count)
{
player->setLoop(count);
}
void MdkPlayer::rotate(int degree, QObject *render)
{
player->rotate(degree, render);
}
void MdkPlayer::setAspect(float value, QObject *render)
{
player->setAspectRatio(value, render);
}
void MdkPlayer::setBackgroundColor(float r, float g, float b, float a, QObject *render)
{
player->setBackgroundColor(r, g, b, a, render);
}
QSize MdkPlayer::getSize(int stream)
{
QSize size;
std::vector<mdk::VideoStreamInfo> video = player->mediaInfo().video;
if (video.size() > stream) {
mdk::VideoCodecParameters para = video.at(stream).codec;
size = QSize(para.width, para.height);
}
return size;
}
qint64 MdkPlayer::duration()
{
return player->mediaInfo().duration;
}
qint64 MdkPlayer::position()
{
return player->position();
}
void MdkPlayer::seek(qint64 position)
{
player->seek(position);
}
void MdkPlayer::seek(bool backward, int frame)
{
mdk::SeekFlag flags = (mdk::SeekFlag::FromNow | mdk::SeekFlag::Frame);
if (backward) {
player->seek(-frame, flags);
} else {
player->seek(frame, flags);
}
}
float MdkPlayer::playbackRate()
{
return player->playbackRate();
}
void MdkPlayer::setPlaybackRate(float value)
{
player->setPlaybackRate(value);
}
float MdkPlayer::volume()
{
return player->volume();
}
void MdkPlayer::setVolume(float value)
{
player->setVolume(value);
}
bool MdkPlayer::isMute()
{
return player->isMute();
}
void MdkPlayer::setMute(bool value)
{
player->setMute(value);
}
void MdkPlayer::snapshot(int rotate, QObject *render)
{
mdk::Player::SnapshotRequest sr{};
player->snapshot(&sr, (mdk::Player::SnapshotRequest * sr2, double) {
QImage image = QImage(sr2->data, sr2->width, sr2->height, Format_RGB);
//如果有旋转角度先要旋转
VideoHelper::rotateImage(rotate, image);
emit imageCaptured(image.copy());
return std::string();
}, render);
}
void MdkPlayer::record(const QString &fileName, const QString &format)
{
player->record(fileName.toUtf8().constData(), format.toUtf8().constData());
}
void MdkPlayer::readMetaData()
{
//标题/艺术家/专辑/专辑封面
QString title, artist, album;
mdk::MediaInfo mediaInfo = player->mediaInfo();
std::unordered_map<std::string, std::string> metadata = mediaInfo.metadata;
for (auto i = metadata.begin(); i != metadata.end(); i++) {
QString key = QString::fromStdString(i->first);
QString value = QString::fromStdString(i->second);
if (key == "title") {
title = value;
} else if (key == "artist") {
artist = value;
} else if (key == "album") {
album = value;
}
}
QString format = mediaInfo.format;
emit receiveMetaData(format, title, artist, album);
}
void MdkPlayer::readAudioInfo(int index)
{
std::vector<mdk::AudioStreamInfo> audios = player->mediaInfo().audio;
if (index >= 0 && audios.size() > index) {
mdk::AudioStreamInfo audio = audios.at(index);
mdk::AudioCodecParameters para = audio.codec;
emit receiveAudioInfo(audio.index, para.sample_rate, para.channels, para.profile, para.bit_rate, para.codec);
}
}
void MdkPlayer::readVideoInfo(int index)
{
std::vector<mdk::VideoStreamInfo> videos = player->mediaInfo().video;
if (index >= 0 && videos.size() > index) {
mdk::VideoStreamInfo video = videos.at(index);
mdk::VideoCodecParameters para = video.codec;
//取出封面
QImage image;
if (video.image_size > 0) {
image = QImage::fromData(video.image_data, video.image_size);
}
emit receiveVideoInfo(video.index, para.width, para.height, para.frame_rate, video.rotation, para.codec, image);
}
}
void MdkPlayer::readTrackInfo(QList<int> &audioTracks, QList<int> &videoTracks)
{
mdk::MediaInfo mediaInfo = player->mediaInfo();
audioTracks.clear();
std::vector<mdk::AudioStreamInfo> audioTrackInfo = mediaInfo.audio;
foreach (mdk::AudioStreamInfo info, audioTrackInfo) {
audioTracks << info.index;
}
videoTracks.clear();
std::vector<mdk::VideoStreamInfo> videoTrackInfo = mediaInfo.video;
foreach (mdk::VideoStreamInfo info, videoTrackInfo) {
videoTracks << info.index;
}
//可能获取到的索引是 音频(3, 4, 5) / 视频(0, 1, 2)
//底层设置节目流按照 0/1/2 这样排列/所以需要强制矫正
int count = videoTracks.count();
audioTracks.clear();
videoTracks.clear();
for (int i = 0; i < count; ++i) {
audioTracks << i;
videoTracks << i;
}
}
void MdkPlayer::setAudioTrack(int track)
{
std::set<int> tracks;
tracks.insert(track);
player->setActiveTracks(mdk::MediaType::Audio, tracks);
}
void MdkPlayer::setVideoTrack(int track)
{
std::set<int> tracks;
tracks.insert(track);
player->setActiveTracks(mdk::MediaType::Video, tracks);
}
void MdkPlayer::renderVideo(QObject *render)
{
player->renderVideo(render);
}
void MdkPlayer::setVideoSurfaceSize(int width, int height, QObject *render)
{
this->render = render;
player->setVideoSurfaceSize(width, height, render);
connect(render, SIGNAL(destroyed(QObject *)), this, SLOT(clear(QObject *)), Qt::ConnectionType(Qt::DirectConnection | Qt::UniqueConnection));
}
void MdkPlayer::clear(QObject *render)
{
player->setVideoSurfaceSize(-1, -1, render);
}
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