Qt音视频开发40-ffmpeg采集桌面并录制

liudianwu

## 一、前言
之前用ffmpeg打通了各种视频文件和视频流以及本地摄像头设备的采集，近期有个客户需求要求将整个桌面屏幕采集下来，并可以录制保存成MP4文件，以前也遇到过类似的需求，由于没有搞过，也没有精力去摸索和测试，所以也就一直耽搁着，近期刚好这个需求又来了，定下心来试了试，原来非常简单，模式和采集本地摄像头设备一样，调用av_find_input_format的参数从dshow改成gdigrab即可，然后打开的地址改成desktop，而且采集后保存到MP4文件的整个流程完全一致，根本不用做任何改动，完全可用，可以说ffmpeg封装的非常好，考虑的也非常周到，各种函数接口设计的也非常美妙。


在实现这个功能之前，首先第一步就是用命令行测试，比如 ffplay -f gdigrab desktop -video_size 640x480 -framerate 30 表示开启桌面采集，从左上角00坐标开始分辨率为 640x480 的矩形区域，按照帧率30播放，只有命令行可用的情况下，才表示用ffmpeg代码行得通，如果命令行都不可用，那要仔细思考问题出在哪里，是命令行本身写法有问题还是设备不支持。包括后面有ffmpeg实现推流功能也是这个思路，先上命令行试试行不行，只有可行的情况下才可以大胆的用代码实现，相当于先用命令行探索一番。


不同操作系统对应设备采集格式名称不一样，需要区别处理。
```cpp
void FFmpegThread::initInputFormat()
{
    //本地摄像头/桌面录屏
    if (videoType == VideoType_Camera) {
#if defined(Q_OS_WIN)
        //ifmt = av_find_input_format("vfwcap");
        ifmt = av_find_input_format("dshow");
#elif defined(Q_OS_LINUX)
        //可以打开cheese程序查看本地摄像头(如果是在虚拟机中需要设置usb选项3.1)
        //ifmt = av_find_input_format("v4l2");
        ifmt = av_find_input_format("video4linux2");
#elif defined(Q_OS_MAC)
        ifmt = av_find_input_format("avfoundation");
#endif
    } else if (videoType == VideoType_Desktop) {
#if defined(Q_OS_WIN)
        ifmt = av_find_input_format("gdigrab");
#elif defined(Q_OS_LINUX)
        ifmt = av_find_input_format("x11grab");
#elif defined(Q_OS_MAC)
        ifmt = av_find_input_format("avfoundation");
#endif
    }
}
```


## 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
void AbstractVideoThread::checkDeviceUrl(const QString &url, QString &deviceName, QString &resolution, int &frameRate)
{
    int offsetX, offsetY;
    AbstractVideoThread::checkDeviceUrl(url, deviceName, resolution, frameRate, offsetX, offsetY);
}


void AbstractVideoThread::checkDeviceUrl(const QString &url, QString &deviceName, QString &resolution, int &frameRate, int &offsetX, int &offsetY)
{
    //无论是否带分隔符第一个约定是设备名称
    QStringList list = url.split("|");
    deviceName = list.at(0);


    //带分隔符说明还指定了分辨率或帧率
    if (url.contains("|")) {
        QStringList sizes;
        QString size = list.at(1);
        if (size.contains("*")) {
            sizes = size.split("*");
        } else if (size.contains("x")) {
            sizes = size.split("x");
        }


        if (sizes.count() == 2) {
            int width = sizes.at(0).toInt();
            int height = sizes.at(1).toInt();
            resolution = QString("%1x%2").arg(width).arg(height);
        } else {
            resolution = "0x0";
        }


        //第三个参数是帧率
        if (list.count() >= 3) {
            frameRate = list.at(2).toInt();
        }


        //第四第五个参数是XY坐标偏移值
        if (list.count() >= 5) {
            offsetX = list.at(3).toInt();
            offsetY = list.at(4).toInt();
        }
    }


    //设置个默认的分辨率(几乎所有本地设备都支持这个分辨率)
    if (resolution == "0x0" && (url.startsWith("video=") || url.startsWith("/dev"))) {
        resolution = "640x480";
    }
}


void VideoHelper::getDesktopPara(const VideoCore &videoCore, QString &videoUrl, QString &bufferSize, int &frameRate, int &offsetX, int &offsetY)
{
    //ffmpeg -f gdigrab -s 800x600 -r 30 -i desktop out.mp4
    //ffmpeg -f x11grab -s 800x600 -r 30 -i :0.0+0,0 out.mp4
    //ffmpeg -f avfoundation -s 800x600 -r 30 -i 0:0 out.mp4


    QString url = videoUrl;
    url.replace("desktop=", "");
    url.replace("screen://", "");
    url.replace("avdevice:gdigrab:", "");
    AbstractVideoThread::checkDeviceUrl(url, videoUrl, bufferSize, frameRate, offsetX, offsetY);


    //不同内核对应地址不一样
    if (videoCore == VideoCore_FFmpeg) {
#if defined(Q_OS_WIN)
        url = "desktop";
#elif defined(Q_OS_LINUX)
        url = ":0.0+0,0";
#elif defined(Q_OS_MAC)
        url = "0:0";
#endif
    } else if (videoCore == VideoCore_Vlc) {
        url = "screen://";
    } else if (videoCore == VideoCore_Qtav) {
        url = "avdevice:gdigrab:desktop";
    } else if (videoCore == VideoCore_EasyPlayer) {
        url = "gdigrab://desktop";
    }


    videoUrl = url;
}
```


## 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）。