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Qt编写linux上视频流播放器(支持海康大华宇视等各种网络...

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来源: 2022-11-11 11:03:41 显示全部楼层 |阅读模式


## 一、前言
在windows上的视频流播放器有很多,而且各个监控厂家无论大厂还是小厂,基本上都提供了客户端,甚至很多第三方的监控平台软件厂商,也都提供了windows的版本,基本的都没有提供linux版本和mac系统版本,在当下国产操作系统(以linux内核为主)强势推进的大环境下,越来越多的需求是需要在linux对接视频监控设备,于是借助Qt这个超级强大跨平台的开发工具,直接移植到linux系统mac系统即可,顺带还有国产系统的视频监控系统平台。


移植最大的难点是如何兼容各大linux系统,经历过长达好几年的摸索探索,最终发现找一个低版本的linux系统安装低版本的Qt开发环境,静态编译可执行文件,ffmpeg动态库,这种组合适用硬件平台相同的所有linux系统,唯独位数不一样,32位和64位的要分别提供,而且不需要安装,绿色版运行,对可执行文件做了rpath设置,解压出来双击就能运行。


## 二、功能特点
### 2.1 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,可指定分辨率、帧率。
3. 支持各种视频流格式,比如rtp、rtsp、rtmp、http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。
8. 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。
9. 支持无感知切换循环播放、自动重连等机制。
10. 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。
11. 多线程处理,一个解码一个线程,不卡主界面。


### 2.2 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)、vlc内核(vlc2/vlc3)、mpv内核(mpv1/mp2)、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。
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,否则等比例缩放)、等比例缩放(永远等比例缩放)、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,mpv可选auto、dxva2、d3d11va,vlc可选any、dxva2、d3d11va。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. 录像文件同时支持打开的视频文件、本地摄像头、网络视频流等。
15. 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。
16. 支持打开各种图片文件,支持本地音视频文件拖曳播放。
17. 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。
18. 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。
19. 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。
20. 代码框架和结构优化到最优,性能强悍,持续迭代更新升级。
21. 源码支持Qt4、Qt5、Qt6,兼容所有版本。


### 2.3 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、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、等比例缩放、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)。


### 2.4 内核ffmpeg
1. 支持各种音视频文件、本地摄像头设备,各种视频流网络流。
2. 支持开始播放、暂停播放、继续播放、停止播放、设置播放进度、倍速播放。
3. 可设置音量、静音切换、抓拍图片、录像存储。
4. 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。
5. 完美支持音视频同步和倍速播放。
6. 解码策略支持速度优先、质量优先、均衡处理、最快速度。
7. 支持手机视频旋转角度显示,比如一般手机拍摄的视频是旋转了90度的,解码显示的时候需要重新旋转90度才是正的。
8. 自动转换yuv420格式,比如本地摄像头是yuyv422格式,有些视频文件是xx格式,统一将非yuv420格式转换,然后再进行处理。
9. 支持硬解码dxva2、d3d11va等,性能极高尤其是大分辨率比如4K视频。
10. 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。
11. 硬解码和GPU绘制组合,极低CPU占用,比海康大华等客户端更优。
12. 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。
13. 视频存储支持yuv、h264、mp4多种格式,音频存储支持pcm、wav、aac多种格式。默认视频mp4格式、音频aac格式。
14. 支持分开存储音频视频文件,也支持合并到一个mp4文件,默认策略是无论何种音视频文件格式存储,最终都转成mp4及aac格式,然后合并成音视频一起的mp4文件。
15. 支持本地摄像头实时视频显示带音频输入输出,音视频录制合并到一个mp4文件。
16. 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。
17. 自动识别视频流动态分辨率改动,重新打开视频流。
18. 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。
19. 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。
20. 同时支持ffmpeg2、ffmpeg3、ffmpeg4、ffmpeg5版本,全部做了兼容处理。如果需要支持xp需要选用ffmpeg3及以下。


## 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/bin_linux_video。


## 四、效果图





## 五、相关代码
```cpp
bool FFmpegThread::initVideo()
{
    //找到视频流索引
    videoIndex = av_find_best_stream(formatCtx, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, NULL, 0);
    if (videoIndex < 0) {
        //有些没有视频流所以这里不用返回
        debug("无视频流", "");
    } else {
        //先获取旋转角度(如果有旋转角度则不能用硬件加速)
        this->getRotate();
        if (rotate != 0) {
            hardware = "none";
        }


        //获取视频流
        int result = -1;
        AVStream *videoStream = formatCtx->streams[videoIndex];


        //查找视频解码器(如果上面av_find_best_stream第五个参数传了则这里不需要)
        AVCodecID codecID = FFmpegHelper::getCodecID(videoStream);
        videoCodec = avcodec_find_decoder(codecID);
        //videoCodec = avcodec_find_decoder_by_name("h264");
        if (!videoCodec) {
            debug("无解码器", "错误: 查找视频解码器失败");
            return false;
        }


        //创建视频解码器上下文
        videoCodecCtx = avcodec_alloc_context3(NULL);
        if (!videoCodecCtx) {
            debug("无解码器", "错误: 创建视频解码器上下文失败");
            return false;
        }


        result = FFmpegHelper::copyContext(videoCodecCtx, videoStream, false);
        if (result < 0) {
            debug("无解码器", "错误: 设置视频解码器参数失败 " + FFmpegHelper::getError(result));
            return false;
        }


        //初始化硬件加速(硬解码)
        if (!initHardware()) {
            return false;
        }


        //设置加速解码 设置lowres=max_lowres的话很可能画面采用最小的分辨率
        //videoCodecCtx->lowres = videoCodec->max_lowres;
        videoCodecCtx->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
        videoCodecCtx->flags |= AV_CODEC_FLAG_LOW_DELAY;
        videoCodecCtx->flags2 |= AV_CODEC_FLAG2_FAST;


        //打开视频解码器
        result = avcodec_open2(videoCodecCtx, videoCodec, NULL);
        if (result < 0) {
            debug("打开解码", "错误: 打开视频解码器失败 " + FFmpegHelper::getError(result));
            return false;
        }


        //获取分辨率大小
        FFmpegHelper::getResolution(videoStream, videoWidth, videoHeight);
        //如果没有获取到宽高则返回
        if (videoWidth == 0 || videoHeight == 0) {
            debug("无分辨率", "");
            return false;
        }


        //记录首帧开始时间
        videoFirstPts = videoStream->start_time;
        //帧率优先取平均帧率
        frameRate = av_q2d(videoStream->avg_frame_rate);
        if (frameRate <= 0 || frameRate > 60) {
            frameRate = av_q2d(videoStream->r_frame_rate);
        }


        QString msg = QString("索引: %1 解码: %2 帧率: %3 宽高: %4x%5 角度: %6").arg(videoIndex).arg(videoCodec->name).arg(frameRate).arg(videoWidth).arg(videoHeight).arg(rotate);
        debug("视频信息", msg);
    }


    return true;
}


bool FFmpegThread::initHardware()
{
    if (hardware == "none") {
        return true;
    }
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR > 2)
    //根据名称自动寻找硬解码
    enum AVHWDeviceType type;
    //发现嵌入式上低版本的库没有av_hwdevice_find_type_by_name函数
#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("名称: %1 数值: %2").arg(hardware).arg(type));


    //找到对应的硬解码格式
    FFmpegHelper::hw_pix_fmt = FFmpegHelper::find_fmt_by_hw_type(type);
    if (FFmpegHelper::hw_pix_fmt == -1) {
        debug("加速失败", "错误: 未找到对应加速类型");
        return false;
    }


    int result = -1;
    //解码器格式赋值为硬解码
    videoCodecCtx->get_format = FFmpegHelper::get_hw_format;
    //av_opt_set_int(videoCodecCtx, "refcounted_frames", 1, 0);


    //创建硬解码设备
    AVBufferRef *hw_device_ref;
    result = av_hwdevice_ctx_create(&hw_device_ref, type, NULL, NULL, 0);
    if (result < 0) {
        debug("加速失败", "错误: 创建视频解码器失败 " + 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
}


bool FFmpegThread::initAudio()
{
    //找到音频流索引
    audioIndex = av_find_best_stream(formatCtx, AVMEDIA_TYPE_AUDIO, -1, -1, NULL, 0);
    if (audioIndex < 0) {
        //有些没有音频流所以这里不用返回
        debug("无音频流", "");
    } else {
        //获取音频流
        int result = -1;
        AVStream *audioStream = formatCtx->streams[audioIndex];


        //查找音频解码器(如果上面av_find_best_stream第五个参数传了则这里不需要)
        AVCodecID codecID = FFmpegHelper::getCodecID(audioStream);
        audioCodec = avcodec_find_decoder(codecID);
        //audioCodec = avcodec_find_decoder_by_name("aac");
        if (!audioCodec) {
            debug("无解码器", "错误: 查找音频解码器失败");
            return false;
        }


        //创建音频解码器上下文
        audioCodecCtx = avcodec_alloc_context3(audioCodec);
        if (!audioCodecCtx) {
            debug("无解码器", "错误: 创建音频解码器上下文失败");
            return false;
        }


        result = FFmpegHelper::copyContext(audioCodecCtx, audioStream, false);
        if (result < 0) {
            debug("无解码器", "错误: 设置音频解码器参数失败 " + FFmpegHelper::getError(result));
            return false;
        }


        //打开音频解码器
        result = avcodec_open2(audioCodecCtx, audioCodec, NULL);
        if (result < 0) {
            debug("打开解码", "错误: 打开音频解码器失败 " + FFmpegHelper::getError(result));
            return false;
        }


        //记录首帧开始时间
        audioFirstPts = audioStream->start_time;


        //获取音频参数
        profile = audioCodecCtx->profile;
        sampleRate = audioCodecCtx->sample_rate;
        channelCount = 2;//audioCodecCtx->channels;//发现有些地址居然有6个声道
        int sampleSize = 2;//av_get_bytes_per_sample(audioCodecCtx->sample_fmt) / 2;
        QString codecName = audioCodec->name;//long_name
        emit receiveAudioFormat(sampleRate, channelCount, sampleSize * 8);


        //如果解码不是aac且设置了保存为aac则强制改成保存为wav
        //有些文件就算音频解码是aac然后用aac保存输出可能也有错(只需要改成wav格式100%正确)
        if (codecName != "aac" && saveAudioType == SaveAudioType_Aac) {
            saveAudioType = SaveAudioType_Wav;
        }


        //音频采样转换
        qint64 channelOut = AV_CH_LAYOUT_STEREO;
        qint64 channelIn = av_get_default_channel_layout(audioCodecCtx->channels);
        pcmSwrCtx = swr_alloc();
        pcmSwrCtx = swr_alloc_set_opts(NULL, channelOut, AV_SAMPLE_FMT_S16, sampleRate, channelIn, audioCodecCtx->sample_fmt, sampleRate, 0, 0);


        //分配音频数据内存 192000 这个值是看ffplay代码中的
        if (swr_init(pcmSwrCtx) >= 0) {
            quint64 byte = (192000 * 3) / 2;
            pcmData = (quint8 *)av_malloc(byte * sizeof(quint8));
            if (!pcmData) {
                av_free(pcmData);
                return false;
            }
        } else {
            return false;
        }


        QString msg = QString("索引: %1 解码: %2 比特: %3 声道: %4 采样: %5 品质: %6").arg(audioIndex).arg(codecName).arg(formatCtx->bit_rate).arg(channelCount).arg(sampleRate).arg(profile);
        debug("音频信息", msg);
    }


    return true;
}
```


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