Qt音视频开发14-音视频文件保存基类的设计

liudianwu

## 一、前言
视频综合应用示例，包括了多种内核，在保存文件这个功能上，需要一个通用的文件保存基类AbstractSaveThread，这个基类定义了是否打印线程消息标志位、直接写入还是排队写入标志位、文件生成后是否调用转换合并标志位、是否执行了转换合并标志位，用于各种视频解码内核对应的报错动作处理。vlc和mpv等都带了文件保存函数接口，所以不需要应用这个基类，而对于ffmpeg或者v4l2等从源头采集并解码出来的数据，就需要用到单独的保存线程来保存音视频数据。


个人喜欢将子类中重复的变量和函数接口放到基类，这样子类可以重复使用，不用重新定义和实现，比如音视频的保存参数有文件名称、视频文件类型、音频文件类型、视频的宽高帧率、音频的采样率通道数等，为了尽可能考虑到各种保存文件的情况，特意将音频保存类和视频保存类独立，比如有时候就需要将音视频文件分离，所以还需要定义两个保存文件枚举值，音频文件类型SaveAudioType（不保存=SaveAudioType_None/原始数据=SaveAudioType_Pcm/WAV格式=SaveAudioType_Wav/AAC格式=SaveAudioType_Aac），视频文件类型SaveVideoType（不保存=SaveVideoType_None/原始数据=SaveVideoType_Yuv/h264格式=SaveVideoType_H264/mp4格式=SaveVideoType_Mp4）。


## 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/bin_linux_video。


## 四、相关代码
```cpp
#include "abstractsavethread.h"


bool AbstractSaveThread::debugInfo = true;
bool AbstractSaveThread::directSave = true;
bool AbstractSaveThread::convertMerge = false;
bool AbstractSaveThread::isConvertMerge = false;
AbstractSaveThread::AbstractSaveThread(QObject *parent) : QThread(parent)
{
    stopped = false;
    isOk = false;
    isPause = false;


    saveVideoType = SaveVideoType_None;
    saveAudioType = SaveAudioType_None;


    videoWidth = 640;
    videoHeight = 480;
    frameRate = 25;


    sampleRate = 8000;
    channelCount = 1;
    profile = 1;
}


AbstractSaveThread::~AbstractSaveThread()
{
    this->stop();
}


void AbstractSaveThread::run()
{
    while (!stopped) {
        this->save();
        msleep(1);
    }


    stopped = false;
    isOk = false;
    isPause = false;
}


bool AbstractSaveThread::getIsOk()
{
    return this->isOk;
}


bool AbstractSaveThread::getIsPause()
{
    return this->isPause;
}


QString AbstractSaveThread::getFileName()
{
    return this->fileName;
}


void AbstractSaveThread::deleteFile(const QString &fileName)
{
    //如果文件大小0则删除
    QFile file(fileName);
    if (file.exists() && file.size() == 0) {
        file.remove();
        debug("失败删除", "");
    }
}


void AbstractSaveThread::setFlag(const QString &flag)
{
    this->flag = flag;
}


void AbstractSaveThread::debug(const QString &head, const QString &msg)
{
    if (!debugInfo) {
        return;
    }


    //如果设置了唯一标识则放在打印前面
    QString text = head;
    if (!flag.isEmpty()) {
        text = QString("标识[%1] %2").arg(flag).arg(text);
    }


    if (msg.isEmpty()) {
        qDebug() << TIMEMS << QString("%1 -> 文件: %2").arg(text).arg(fileName);
    } else {
        qDebug() << TIMEMS << QString("%1 -> %2 文件: %3").arg(text).arg(msg).arg(fileName);
    }
}


bool AbstractSaveThread::init()
{
    return true;
}


void AbstractSaveThread::save()
{


}


void AbstractSaveThread::close()
{


}


void AbstractSaveThread:pen(const QString &fileName)
{
    //已经打开不用继续防止重复打开
    if (isOk) {
        return;
    }


    //先初始化
    this->fileName = fileName;
    if (!this->init()) {
        return;
    }


    //调整视频文件拓展名
    if (saveVideoType == SaveVideoType_Yuv) {
        this->fileName.replace("mp4", "yuv");
    } else if (saveVideoType == SaveVideoType_H264) {
        this->fileName.replace("mp4", "h264");
    }


    //调整音频文件拓展名
    if (saveAudioType == SaveAudioType_Pcm || saveAudioType == SaveAudioType_Wav) {
        this->fileName.replace("mp4", "pcm");
    } else if (saveAudioType == SaveAudioType_Aac) {
        this->fileName.replace("mp4", "aac");
    }


    //视频保存到MP4用的是内部接口打开文件
    file.setFileName(this->fileName);
    if (saveVideoType != SaveVideoType_Mp4) {
        isOk = file.open(QFile::WriteOnly);
    } else {
        isOk = true;
    }


    //启动线程
    this->start();
    debug("开始录制", "");
}


void AbstractSaveThread::pause()
{
    if (!isOk) {
        return;
    }


    isPause = !isPause;
    debug(isPause ? "暂停录制" : "继续录制", "");
}


void AbstractSaveThread::stop()
{
    if (!isOk) {
        return;
    }


    //处于运行状态才可以停止
    if (this->isRunning()) {
        stopped = true;
        isPause = false;
        this->wait();
    }


    //关闭文件
    isOk = false;
    debug("结束录制", "");
    if (file.isOpen()) {
        file.close();
    }


    //关闭释放并清理文件
    this->close();
    this->deleteFile(fileName);
}
```


## 五、功能特点
### 5.1 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。


### 5.2 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。


### 5.3 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）。


### 5.4 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。