Qt/C++音视频开发49-多级连保存和推流设计(同时保存到多个...

liudianwu

## 一、前言
近期遇到个用户需要多级联的保存和推流，在ffmpegsave多线程保存类中实现这个功能，越简单越好，就是在推流的同时，能够开启自动转储功能，一边推流的同时一边录像保存到本地视频文件。最初设想的一个方案是new两个ffmpegsave类，一个专门推流，一个专门录像，可以肯定是可以，但是性能低，因为本来一路推流就以及拿到了packet数据包，或者编码后的packet，无论是源头264/265的数据包还是编码后的，都已经拿到了，只需要一个存储动作就可以，为什么要另外一个保存类再来一遍这个动作，完全多余的处理，而且多余的占用CPU，所以方案二就是直接ffmpegsave类设置个标志位，该标志位标记是否需要重新发送packet数据包出去，开启的话就在推流前将已经是合法的完整的packet信号发出去，另外那个保存类只需要调用writepacket接口函数就行，直接写入到文件，这样是最高效的处理，如果源头就是rtsp视频流（一般是264/265/aac），那么在推流的同时录像存储，占用的CPU几乎是0%，开了两路1080P才0.1%左右飘动，性能高到不要太牛逼，因为不需要编码这个过程，相当于就是一直写文件或者写流数据，主要的性能瓶颈在网络和硬盘读写速度。

## 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，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。

### 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）、vlc内核（vlc2/vlc3）、mpv内核（mpv1/mp2）、监控厂家sdk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. 代码框架和结构优化到极致，性能彪悍，持续迭代更新升级。
20. 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、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）。

### 4.4 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. 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。
19. 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。

## 五、相关代码
```cpp
void FFmpegPushClient::receivePlayStart(int time)
{
    //打开后才能启动录像
    ffmpegThread->recordStart(pushUrl);

    //推流以外还单独存储
    if (!fileName.isEmpty() && !ffmpegSave) {
        //源头保存没成功就不用继续
        FFmpegSave *saveFile = ffmpegThread->getSaveFile();
        if (!saveFile->getIsOk()) {
            return;
        }

        ffmpegSave = new FFmpegSave(this);
        //重新编码过的则取视频保存类的对象
        AVStream *videoStreamIn = saveFile->getEncodeVideo() ? saveFile->getVideoStream() : ffmpegThread->getVideoStream();
        AVStream *audioStreamIn = saveFile->getEncodeAudio() ? saveFile->getAudioStream() : ffmpegThread->getAudioStream();
        ffmpegSave->setPara(ffmpegThread->getVideoType(), SaveVideoType_Mp4, videoStreamIn, audioStreamIn);
        ffmpegSave->open(fileName);
    }
}

void FFmpegPushClient::receivePacket(AVPacket *packet)
{
    if (ffmpegSave) {
        ffmpegSave->writePacket2(packet);
    }

    FFmpegHelper::freePacket(packet);
}

void FFmpegPushClient::recorderStateChanged(const RecorderState &state, const QString &file)
{
    int width = 0;
    int height = 0;
    int videoStatus = 0;
    int audioStatus = 0;
    if (ffmpegThread) {
        width = ffmpegThread->getVideoWidth();
        height = ffmpegThread->getVideoHeight();
        FFmpegSave *saveFile = ffmpegThread->getSaveFile();
        if (saveFile->getIsOk()) {
            if (saveFile->getVideoIndexIn() >= 0) {
                if (saveFile->getVideoIndexOut() >= 0) {
                    videoStatus = (saveFile->getEncodeVideo() ? 3 : 2);
                } else {
                    videoStatus = 1;
                }
            }
            if (saveFile->getAudioIndexIn() >= 0) {
                if (saveFile->getAudioIndexOut() >= 0) {
                    audioStatus = (saveFile->getEncodeAudio() ? 3 : 2);
                } else {
                    audioStatus = 1;
                }
            }
        }
    }

    //只有处于录制中才表示正常推流开始
    bool start = (state == RecorderState_Recording);
    emit pushStart(videoUrl, width, height, videoStatus, audioStatus, start);
}

void FFmpegPushClient::start()
{
    if (ffmpegThread || videoUrl.isEmpty() || pushUrl.isEmpty()) {
        return;
    }

    //实例化视频采集线程
    ffmpegThread = new FFmpegThread;
    //关联播放开始信号用来启动推流
    connect(ffmpegThread, SIGNAL(receivePlayStart(int)), this, SLOT(receivePlayStart(int)));
    //关联录制信号变化用来判断是否推流成功
    connect(ffmpegThread, SIGNAL(recorderStateChanged(RecorderState, QString)), this, SLOT(recorderStateChanged(RecorderState, QString)));
    //设置播放地址
    ffmpegThread->setVideoUrl(videoUrl);
    //设置解码内核
    ffmpegThread->setVideoCore(VideoCore_FFmpeg);
    //设置视频模式
    ffmpegThread->setVideoMode(VideoMode_Opengl);
    //设置硬解码(和推流无关/只是为了加速显示/推流只和硬编码有关)
    //ffmpegThread->setHardware("dxva2");
    //设置解码策略(推流的地址再拉流建议开启最快速度)
    //ffmpegThread->setDecodeType(DecodeType_Fastest);
    //设置读取超时时间超时后会自动重连
    ffmpegThread->setReadTimeout(5 * 1000);
    //设置连接超时时间(0表示一直连)
    ffmpegThread->setConnectTimeout(0);
    //设置重复播放相当于循环推流
    ffmpegThread->setPlayRepeat(true);
    //设置默认不播放音频(界面上切换到哪一路就开启)
    ffmpegThread->setPlayAudio(false);
    //设置默认不预览视频(界面上切换到哪一路就开启)
    ffmpegThread->setPushPreview(false);

    //设置保存视频类将数据包信号发出来用于保存文件
    FFmpegSave *saveFile = ffmpegThread->getSaveFile();
    saveFile->setSendPacket(!fileName.isEmpty(), false);
    connect(saveFile, SIGNAL(receivePacket(AVPacket *)), this, SLOT(receivePacket(AVPacket *)));
    connect(saveFile, SIGNAL(receiveSaveStart()), this, SLOT(receiveSaveStart()));
    connect(saveFile, SIGNAL(receiveSaveFinsh()), this, SLOT(receiveSaveFinsh()));
    connect(saveFile, SIGNAL(receiveSaveError(int)), this, SLOT(receiveSaveError(int)));

    //演示添加OSD(可以多个)后推流
    //this->initOsd();

    //如果是本地设备或者桌面录屏要取出其他参数
    VideoHelper::initVideoPara(ffmpegThread, videoUrl, encodeVideoScale);

    //设置编码策略/视频压缩比率/视频缩放比例
    ffmpegThread->setEncodeType((EncodeType)encodeType);
    ffmpegThread->setEncodeVideoRatio(encodeVideoRatio);
    ffmpegThread->setEncodeVideoScale(encodeVideoScale);

    //启动播放
    ffmpegThread->play();
}
```