Qt/C++音视频开发50-不同ffmpeg版本之间的差异处理

liudianwu

## 一、前言
ffmpeg的版本众多，从2010年开始计算的项目的话，基本上还在使用的有ffmpeg2/3/4/5/6，最近几年版本彪的比较厉害，直接4/5/6，大版本之间接口有一些变化，特别是一些废弃接口被彻底删除了，而网络上的各种文章几乎都是ffmpeg3左右为主的，所以本人在写这个全功能播放组件的时候，也特别注意了兼容性的问题。编写这个全能播放组件，面对用户各种各样的需求，当然需要从ffmpeg2兼容到ffmpeg6以及后续的版本，现在用的最多的还是ffmpeg4版本，目测三五年后会陆续切换到ffmpeg5/ffmpeg6，主要是支持的格式多了，尤其是某些新标准的编解码的效率更高。在ffmpeg提供的头文件接口中，并没有提供ffmpeg的大版本号，只提供了字符串版本，所以需要通过子库的主版本号来定义一个ffmpeg的版本号，比如编解码库LIBAVCODEC_VERSION_MAJOR，56=ffmpeg2/57=ffmpeg3/58=ffmpeg4/59=ffmpeg5/60=ffmpeg6，这个编解码库就是ffmpeg的核心，看家的本领都在里面，个人觉得ffmpeg最牛逼的就是编解码和滤镜。在兼容各个版本的这条路上，大致整理了以下几条：

1. 以前AVStream带了解码器参数，stream->codec，现在去掉了，对应放在stream->codecpar中。
2. 拷贝上下文参数以前是avcodec_copy_context，现在对应avcodec_parameters_copy。
3. 参数拷贝以前是avcodec_copy_context，现在对应avcodec_parameters_from_context/avcodec_parameters_to_context。
4. 编码以前是avcodec_encode_video2/avcodec_encode_audio2，现在对应avcodec_send_frame后avcodec_receive_packet（视音频步骤一样）。
5. 解码以前是avcodec_decode_video2/avcodec_decode_audio4，现在对应avcodec_send_packet后avcodec_receive_frame（视音频步骤一样）。
6. 打印解码编码器名称以前是av_codec_next，现在对应av_codec_iterate。
7. 获取和设置旋转角度以前是av_dict_get(stream->metadata, "rotate", NULL, 0)/av_dict_set(&stream->metadata, "rotate", "90", 0)，现在对应av_stream_get_side_data后av_display_rotation_get/av_stream_new_side_data后av_display_rotation_set。

## 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
int FFmpegHelper::getRotate(AVStream *stream)
{
    int rotate = 0;
    //测试发现ffmpeg2不支持旋转滤镜
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 3)
    return rotate;
#endif

#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 5)
    AVDictionaryEntry *tag = NULL;
    tag = av_dict_get(stream->metadata, "rotate", NULL, 0);
    if (tag) {
        rotate = atoi(tag->value);
    }
#else
    //从ffplay源码中找到的方法
    double theta = 0;
    quint8 *displaymatrix = av_stream_get_side_data(stream, AV_PKT_DATA_DISPLAYMATRIX, NULL);
    if (displaymatrix) {
        theta = -av_display_rotation_get((qint32 *) displaymatrix);
        theta -= 360 * floor(theta / 360 + 0.9 / 360);
        rotate = theta;
    }
#endif
    return rotate;
}

void FFmpegHelper::setRotate(AVStream *stream, int rotate)
{
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 5)
    av_dict_set(&stream->metadata, "rotate", QString::number(rotate).toUtf8().constData(), 0);
#else
    quint8 *sidedata = av_stream_new_side_data(stream, AV_PKT_DATA_DISPLAYMATRIX, sizeof(qint32) * 9);
    if (sidedata) {
        av_display_rotation_set((qint32 *)sidedata, rotate);
    }
#endif
}

AVCodecID FFmpegHelper::getCodecId(AVStream *stream)
{
    qint64 bitrate;
    int id, type, format, width, height, sampleRate, channelCount, profile;
    getStreamInfo(stream, id, type, format, bitrate, width, height, sampleRate, channelCount, profile);
    return AVCodecID(id);
}

QString FFmpegHelper::getCodecName(AVStream *stream)
{
    AVCodecID id = getCodecId(stream);
    return (id == AV_CODEC_ID_NONE ? "none" : avcodec_descriptor_get(id)->name);
}

qint64 FFmpegHelper::getBitRate(int width, int height)
{
    qint64 bitRate = 400;
    int size = width * height;
    if (size <= (640 * 360)) {
        bitRate = 400;
    } else if (size <= (960 * 540)) {
        bitRate = 900;
    } else if (size <= (1280 * 720)) {
        bitRate = 1500;
    } else if (size <= (1920 * 1080)) {
        bitRate = 3000;
    } else if (size <= (2560 * 1440)) {
        bitRate = 3500;
    } else if (size <= (3840 * 2160)) {
        bitRate = 6000;
    }

    return bitRate * 1000;
}

qint64 FFmpegHelper::getBitRate(AVStream *stream)
{
    qint64 bitrate;
    int id, type, format, width, height, sampleRate, channelCount, profile;
    getStreamInfo(stream, id, type, format, bitrate, width, height, sampleRate, channelCount, profile);
    return bitrate;
}

int FFmpegHelper::getFormat(AVStream *stream)
{
    qint64 bitrate;
    int id, type, format, width, height, sampleRate, channelCount, profile;
    getStreamInfo(stream, id, type, format, bitrate, width, height, sampleRate, channelCount, profile);
    return format;
}

AVMediaType FFmpegHelper::getMediaType(AVStream *stream)
{
    qint64 bitrate;
    int id, type, format, width, height, sampleRate, channelCount, profile;
    getStreamInfo(stream, id, type, format, bitrate, width, height, sampleRate, channelCount, profile);
    return AVMediaType(type);
}

void FFmpegHelper::getResolution(AVStream *stream, int &width, int &height)
{
    qint64 bitrate;
    int id, type, format, sampleRate, channelCount, profile;
    getStreamInfo(stream, id, type, format, bitrate, width, height, sampleRate, channelCount, profile);
}

void FFmpegHelper::getAudioInfo(AVStream *stream, int &sampleRate, int &channelCount, int &profile)
{
    qint64 bitrate;
    int id, type, format, width, height;
    getStreamInfo(stream, id, type, format, bitrate, width, height, sampleRate, channelCount, profile);
}

void FFmpegHelper::getStreamInfo(AVStream *stream, int &id, int &type, int &format, qint64 &bitrate, int &width, int &height, int &sampleRate, int &channelCount, int &profile)
{
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 3)
    type = stream->codec->codec_type;
    if (type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
        format = stream->codec->pix_fmt;
    } else if (type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
        format = stream->codec->sample_fmt;
    }

    id = stream->codec->codec_id;
    bitrate = stream->codec->bit_rate;
    width = stream->codec->width;
    height = stream->codec->height;
    sampleRate = stream->codec->sample_rate;
    channelCount = stream->codec->channels;
    profile = stream->codec->profile;
#else
    id = stream->codecpar->codec_id;
    type = stream->codecpar->codec_type;
    format = stream->codecpar->format;
    bitrate = stream->codecpar->bit_rate;
    width = stream->codecpar->width;
    height = stream->codecpar->height;
    sampleRate = stream->codecpar->sample_rate;
    channelCount = stream->codecpar->channels;
    profile = stream->codecpar->profile;
#endif
}

int FFmpegHelper::copyContext(AVStream *streamIn, AVStream *streamOut)
{
    int result = -1;
    //设置 codec_tag = 0 这个很关键(不加保存的数据可能不正确)
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 3)
    result = avcodec_copy_context(streamOut->codec, streamIn->codec);
    streamOut->codec->codec_tag = 0;
#else
    result = avcodec_parameters_copy(streamOut->codecpar, streamIn->codecpar);
    streamOut->codecpar->codec_tag = 0;
#endif
    return result;
}

int FFmpegHelper::copyContext(AVCodecContext *avctx, AVStream *stream, bool from)
{
    int result = -1;
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 3)
    if (from) {
        result = avcodec_copy_context(stream->codec, avctx);
    } else {
        result = avcodec_copy_context(avctx, stream->codec);
    }
#else
    if (from) {
        result = avcodec_parameters_from_context(stream->codecpar, avctx);
    } else {
        result = avcodec_parameters_to_context(avctx, stream->codecpar);
    }
#endif
    return result;
}
```