Qt/C++音视频开发49-多级连保存和推流设计(同时保存到多个文件/推流到多个平台)
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
- 国内站点:https://gitee.com/feiyangqingyun
- 国际站点:https://github.com/feiyangqingyun
- 个人作品:https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652
- 体验地址: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
- 支持各种音频视频文件格式,比如mp3、wav、mp4、asf、rm、rmvb、mkv等。
- 支持本地摄像头设备,可指定分辨率、帧率。
- 支持各种视频流格式,比如rtp、rtsp、rtmp、http等。
- 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。
- 文件可以指定播放位置、调节音量大小、设置静音状态等。
- 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。
- 支持开始播放、停止播放、暂停播放、继续播放。
- 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。
- 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。
- 支持无感知切换循环播放、自动重连等机制。
- 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。
- 多线程处理,一个解码一个线程,不卡主界面。
4.2 特色功能
- 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。
- 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。
- 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。
- 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)。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 本地摄像头设备支持指定设备名称、分辨率、帧率进行播放。
- 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。
- 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。
- 支持打开各种图片文件,支持本地音视频文件拖曳播放。
- 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。
- 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。
- 代码框架和结构优化到极致,性能彪悍,持续迭代更新升级。
- 源码支持Qt4、Qt5、Qt6,兼容所有版本。
4.3 视频控件
- 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)。
- 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。
- 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。
- 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。
- 内置悬浮条控件,悬浮条位置支持顶部、底部、左侧、右侧。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
- 支持各种音视频文件、本地摄像头设备,各种视频流网络流。
- 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。
- 可设置音量、静音切换、抓拍图片、录像存储。
- 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。
- 完美支持音视频同步和倍速播放。
- 解码策略支持速度优先、质量优先、均衡处理、最快速度。
- 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。
- 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。
- 支持硬解码dxva2、d3d11va等,性能极高尤其是大分辨率比如4K视频。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 自动识别视频流动态分辨率改动,重新打开视频流。
- 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。
- 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
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();
}