嵌入式Qt-FFmpeg設(shè)計(jì)一個(gè)RTSP播放器
上篇文章，介紹了FFmpeg的交叉編譯，以及在嵌入式Linux平臺(tái)，運(yùn)行ffmpeg指令來播放視頻。
本篇，將通過Qt程序，設(shè)計(jì)一個(gè)RTSP視頻播放器，來播放網(wǎng)絡(luò)視頻，并增加啟動(dòng)、暫停等操作按鈕。
1 FFMPEG 庫介紹
1.1 ffmpeg的7個(gè)庫
ffmpeg有7個(gè)library，分別是：
- avutil
- swscale
- swresample
- avcodec
- avformat
- avdevice
- avfilter
avutil 工具庫
avutil是一個(gè)實(shí)用的工具庫用于輔助可移植的多媒體編程。它包含安全的可移植的字符串函數(shù)，隨機(jī)數(shù)生成器，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，附加的數(shù)學(xué)函數(shù)，密碼學(xué)和多媒體相關(guān)功能（例如像素和樣本格式的枚舉）。它不是 libavcodec 和 libavformat 都需要的代碼庫。
swscale 視頻像素?cái)?shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換
swscale庫執(zhí)行高度優(yōu)化的圖像縮放以及色彩空間和像素格式轉(zhuǎn)換操作，這個(gè)庫執(zhí)行以下轉(zhuǎn)換：
-
Recailing：是改變視頻大小的過程。有幾個(gè)重新縮放選項(xiàng)和算法可用。這通常是一個(gè)有損過程。
-
Pixel format conversion：是將圖像的圖像格式和色彩空間轉(zhuǎn)換的過程，例如從平面YUV420P 到RGB24 打包。它還處理打包方式轉(zhuǎn)換，即從Packed布局轉(zhuǎn)換為Planar布局。
注意：如果源和目標(biāo)顏色空間不同，這通常是一個(gè)有損過程。
swresample 音頻采樣數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換
swresample庫執(zhí)行高度優(yōu)化的音頻重采樣，重矩陣化和樣本格式轉(zhuǎn)換操作，這個(gè)庫執(zhí)行以下轉(zhuǎn)換：
- Resampling：是改變音頻碼率的過程，例如從一個(gè)高采樣率44100Hz轉(zhuǎn)化為8000Hz。音頻從高采樣率轉(zhuǎn)換為低采樣率是一個(gè)有損的過程。有幾種重采樣選項(xiàng)和算法可用。
- Format conversion：是一個(gè)轉(zhuǎn)換樣本類型的過程，例如從有符號(hào)16-bit(int16_t)樣本轉(zhuǎn)換為無符號(hào)8-bit(uint8_t)或浮點(diǎn)樣本。它也處理打包方式轉(zhuǎn)換，如從Packed布局轉(zhuǎn)換為Planar布局。
- Rematrixing：是改變通道布局的過程，例如從立體聲到單聲道。當(dāng)輸入通道不能映射到輸出流時(shí)，這個(gè)過程是有損的，因?yàn)樗婕安煌脑鲆嬉蜃雍突旌?。通過專用選項(xiàng)啟用各種其他音頻轉(zhuǎn)換（例如拉伸和填充）。
avcodec 編解碼
avcodec庫提供了一個(gè)通用的編碼/解碼框架，并且包含用于音頻、視頻、字幕流的多個(gè)編解器和解碼器共享架構(gòu)提供從比特流 I/O 到 DSP 優(yōu)化的各種服務(wù)，使其適用于實(shí)現(xiàn)魯棒和快速的編解碼器以及實(shí)驗(yàn)。
avformat 封裝格式處理
libavformat庫為音頻、視頻和字幕流的復(fù)用和解復(fù)用(muxing and demuxing)提供了一個(gè)通用框架。它包含多個(gè)用于媒體容器格式的多個(gè)復(fù)用器和解復(fù)用器，它還支持多種輸入和輸出協(xié)議來訪問媒體資源。
avdevice 設(shè)備的輸入輸出
avdevice 庫提供了一個(gè)通用框架，用于從許多常見的多媒體輸入/輸出設(shè)備進(jìn)行抓取和渲染，并支持多種輸入和輸出設(shè)備，包括 Video4Linux2、VfW、DShow 和 ALSA。
avfilter 濾鏡特效處理
avfilter 庫提供了一個(gè)通用的音頻/視頻過濾框架，其中包含多個(gè)過濾器、源和接收器。
1.2 win平臺(tái)FFmpeg庫下載
Win平臺(tái)的Qt Creator需要用到Visual Stdio的功能，我電腦的Visual Stdio的2015版（對應(yīng)的是msvc14），因此，我下載的FFmpeg是4.4版的，再高的版本就沒有msvc14的了。
https://github.com/ShiftMediaProject/FFmpeg/releases/tag/4.4.r101753
2 Qt程序設(shè)計(jì)
2.1 RTSP解碼與視頻播放流程
先來看下FFmpeg對RTSP解碼的處理流程：
2.2 視頻解碼
對照上面的流程圖，使用FFmpeg對RTSP視頻流的解碼如下：
void VideoPlayer::run() { AVFormatContext *pFormatCtx; //音視頻封裝格式上下文結(jié)構(gòu)體 AVCodecContext *pCodecCtx; //音視頻編碼器上下文結(jié)構(gòu)體 AVCodec *pCodec; //音視頻編碼器結(jié)構(gòu)體 AVFrame *pFrame; //存儲(chǔ)一幀解碼后像素?cái)?shù)據(jù) AVFrame *pFrameRGB; AVPacket *pPacket; //存儲(chǔ)一幀壓縮編碼數(shù)據(jù) uint8_t *pOutBuffer; static struct SwsContext *pImgConvertCtx; avformat_network_init(); //初始化FFmpeg網(wǎng)絡(luò)模塊 av_register_all(); //初始化FFMPEG 調(diào)用了這個(gè)才能正常適用編碼器和解碼器 //Allocate an AVFormatContext. pFormatCtx = avformat_alloc_context(); //AVDictionary AVDictionary *avdic=nullptr; char option_key[]="rtsp_transport"; char option_value[]="udp"; av_dict_set(&avdic,option_key,option_value,0); char option_key2[]="max_delay"; char option_value2[]="100"; av_dict_set(&avdic,option_key2,option_value2,0); if (avformat_open_input(&pFormatCtx, m_strFileName.toLocal8Bit().data(), nullptr, &avdic) != 0) { printf("can't open the file. \n"); return; } if (avformat_find_stream_info(pFormatCtx, nullptr) < 0) { printf("Could't find stream infomation.\n"); return; } //查找視頻中包含的流信息，音頻流先不處理 int videoStreamIdx = -1; qDebug("apFormatCtx->nb_streams:%d", pFormatCtx->nb_streams); for (int i = 0; i < pFormatCtx->nb_streams; i++) { if (pFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) { videoStreamIdx = i; //視頻流 } } if (videoStreamIdx == -1) { printf("Didn't find a video stream.\n"); //沒有找到視頻流 return; } //查找解碼器 qDebug("avcodec_find_decoder..."); pCodecCtx = pFormatCtx->streams[videoStreamIdx]->codec; pCodec = avcodec_find_decoder(pCodecCtx->codec_id); if (pCodec == nullptr) { printf("Codec not found.\n"); return; } pCodecCtx->bit_rate =0; //初始化為0 pCodecCtx->time_base.num=1; //下面兩行：一秒鐘25幀 pCodecCtx->time_base.den=10; pCodecCtx->frame_number=1; //每包一個(gè)視頻幀 //打開解碼器 if (avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec, nullptr) < 0) { printf("Could not open codec.\n"); return; } //將解碼后的YUV數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB32 pImgConvertCtx = sws_getContext(pCodecCtx->width, pCodecCtx->height, pCodecCtx->pix_fmt, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height, AV_PIX_FMT_RGB32, SWS_BICUBIC, nullptr, nullptr, nullptr); int numBytes = avpicture_get_size(AV_PIX_FMT_RGB32, pCodecCtx->width,pCodecCtx->height); pFrame = av_frame_alloc(); pFrameRGB = av_frame_alloc(); pOutBuffer = (uint8_t *) av_malloc(numBytes * sizeof(uint8_t)); avpicture_fill((AVPicture *) pFrameRGB, pOutBuffer, AV_PIX_FMT_RGB32, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height); pPacket = (AVPacket *) malloc(sizeof(AVPacket)); //分配一個(gè)packet int y_size = pCodecCtx->width * pCodecCtx->height; av_new_packet(pPacket, y_size); //分配packet的數(shù)據(jù) while (1) { if (av_read_frame(pFormatCtx, pPacket) < 0) { break; //這里認(rèn)為視頻讀取完了 } if (pPacket->stream_index == videoStreamIdx) { int got_picture; int ret = avcodec_decode_video2(pCodecCtx, pFrame, &got_picture,pPacket); if (ret < 0) { printf("decode error.\n"); return; } if (got_picture) { sws_scale(pImgConvertCtx, (uint8_t const * const *) pFrame->data, pFrame->linesize, 0, pCodecCtx->height, pFrameRGB->data, pFrameRGB->linesize); //把這個(gè)RGB數(shù)據(jù) 用QImage加載 QImage tmpImg((uchar *)pOutBuffer, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height, QImage::Format_RGB32); QImage image = tmpImg.copy(); //把圖像復(fù)制一份 傳遞給界面顯示 emit sig_GetOneFrame(image); //發(fā)送信號(hào) } } av_free_packet(pPacket); //msleep(0.02); } av_free(pOutBuffer); av_free(pFrameRGB); avcodec_close(pCodecCtx); avformat_close_input(&pFormatCtx); }
解碼出一幀圖像后，發(fā)送信號(hào)給圖像顯示線程顯示
2.3 視頻顯示
這里是圖像顯示的處理：
void MainWindow::slotGetOneFrame(QImage img) { ui->labelCenter->clear(); if(m_kPlayState == RPS_PAUSE) { return; } m_Image = img; update(); //調(diào)用update將執(zhí)行paintEvent函數(shù) } void MainWindow::paintEvent(QPaintEvent *event) { QPainter painter(this); int showWidth = this->width() - 100; int showHeight = this->height() - 50; painter.setBrush(Qt::white); painter.drawRect(0, 0, this->width(), this->height()); //先畫成白色 if (m_Image.size().width() <= 0) { return; } //將圖像按比例縮放 QImage img = m_Image.scaled(QSize(showWidth, showHeight),Qt::KeepAspectRatio); img = img.mirrored(m_bHFlip, m_bVFlip); int x = this->width() - img.width(); int y = this->height() - img.height(); x /= 2; y /= 2; painter.drawImage(QPoint(x-40,y+20),img); //畫出圖像 }
2.4 按鍵操作處理
客戶端界面中，有啟動(dòng)、暫停播放和視頻畫面翻轉(zhuǎn)按鈕，對應(yīng)的處理邏輯如下：
void MainWindow::on_pushButton_toggled(bool checked) { if (checked) //第一次按下為啟動(dòng)，后續(xù)則為繼續(xù) { if(m_kPlayState == RPS_IDLE) { ui->lineEditUrl->setEnabled(false); m_strUrl = ui->lineEditUrl->text(); m_pPlayer->startPlay(m_strUrl); ui->labelCenter->setText("rtsp網(wǎng)絡(luò)連接中..."); } m_kPlayState = RPS_RUNNING; ui->pushButton->setText("暫停"); } else { m_kPlayState = RPS_PAUSE; ui->pushButton->setText("播放"); } } void MainWindow::on_checkBoxVFlip_clicked(bool checked) { m_bVFlip = checked; } void MainWindow::on_checkBoxHFlip_clicked(bool checked) { m_bHFlip = checked; }
2.5 pro文件
因?yàn)橐玫紽Fmpeg庫，因此需要注意以下對FFmpeg庫的引用，需要修改Qt工程的pro文件
QT += core gui
greaterThan(QT_MAJOR_VERSION, 4): QT += widgets
TARGET = rtspPlayer
TEMPLATE = app
SOURCES += main.cpp \
videoplayer.cpp \
mainwindow.cpp
HEADERS += \
videoplayer.h \
mainwindow.h
FORMS += \
mainwindow.ui
INCLUDEPATH+=$$PWD/ffmpeg/include
LIBS += $$PWD/ffmpeg/lib/x64/avcodec.lib \
$$PWD/ffmpeg/lib/x64/avdevice.lib \
$$PWD/ffmpeg/lib/x64/avfilter.lib \
$$PWD/ffmpeg/lib/x64/avformat.lib \
$$PWD/ffmpeg/lib/x64/avutil.lib \
$$PWD/ffmpeg/lib/x64/postproc.lib \
$$PWD/ffmpeg/lib/x64/swresample.lib \
$$PWD/ffmpeg/lib/x64/swscale.lib
3 運(yùn)行測試
3.1 Win平臺(tái)測試
在Win10平臺(tái)上測試效果如下：
3.2 嵌入式Linux平臺(tái)測試
在嵌入式Linux平臺(tái)運(yùn)行，也需要先進(jìn)行FFmpeg運(yùn)行環(huán)境的搭建，上篇文章已介紹如何交叉編譯FFmpeg源碼以及在嵌入式Linux平臺(tái)搭建FFmpeg運(yùn)行環(huán)境。
3.2.1 需要安裝4.4版本的庫
由于不同版本FFmpeg的API函數(shù)有些差別，上篇使用的是較新版本的FFmpeg源碼，與4.4版本的可能不太一樣，因此，需要參考上篇文章，重新在嵌入式Linux環(huán)境中安裝4.4版本的FFmpeg。
4.4版本的源碼可從如下鏈接下載：https://ffmpeg.org/download.html
3.2.2 修改pro文件
然后就是將Qt程序拷貝到Ubuntu中進(jìn)行交叉編譯，在編譯之前，還要修改pro文件，使程序能夠鏈接到linux版本的FFmpeg庫，具體的修改如下，主要路徑要修改為自己的ffmpeg庫的安裝位置。
INCLUDEPATH+=$$PWD/../ffmpeg442_install/include \
$$PWD/../x264_install/include
LIBS += $$PWD/../ffmpeg442_install/lib/libavcodec.so \
$$PWD/../ffmpeg442_install/lib/libavdevice.so \
$$PWD/../ffmpeg442_install/lib/libavfilter.so \
$$PWD/../ffmpeg442_install/lib/libavformat.so \
$$PWD/../ffmpeg442_install/lib/libavutil.so \
$$PWD/../ffmpeg442_install/lib/libpostproc.so \
$$PWD/../ffmpeg442_install/lib/libswresample.so \
$$PWD/../ffmpeg442_install/lib/libswscale.so \
$$PWD/../x264_install/lib/libx264.so
3.3 演示視頻
4 總結(jié)
本篇介紹了通過Qt程序，設(shè)計(jì)一個(gè)RTSP視頻播放器，運(yùn)行在嵌入式Linux平臺(tái)上，來播放網(wǎng)絡(luò)視頻，并增加啟動(dòng)、暫停、畫面翻轉(zhuǎn)等操作按鈕。
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