Qt/C++音视频开发59-使用mdk-sdk组件/原qtav作者力作/性能凶残/超级跨平台
一、前言
最近一个月一直在研究mdk-sdk音视频组件,这个组件是原qtav作者的最新力作,提供了各种各样的示例demo,不仅限于支持C++,其他各种比如java/flutter/web/android等全部支持,性能上也是杠杠的,目前大概是在V0.23版本,大部分软件发布基本上都是在1.0版本才是比较稳定的,不过目前用下来,感觉还是挺不错的,跨平台,什么windows/linux/macos/ios/android/web等全部支持,底层还支持各种渲染框架。其实mdk底层就是封装的ffmpeg,也可以说核心就是ffmpeg,得益于作者在ffmpeg的使用方面应该是到了如火纯情的境界,主要是三大块,一块是音视频同步、一块是硬解码、一块是渲染到不同的平台。这三大快在音视频领域都是重点也是难点,要想做的稳定做得好性能又好,是很难的。没个十年八年的功力是不行的。
由于mdk-sdk作者也是搞qt开发很多年,所以对qt+mdk的使用提供了非常友好完善的示例。
第一步:下载示例源码 git clone git@github.com:wang-bin/mdk-examples.git
第二步:下载库文件 https://sourceforge.net/projects/mdk-sdk/files/nightly/
第三步:将mdk-sdk目录放到mdk-examples目录下。
第四步:打开projects.pro编译就行,如果本机没有vulkan环境,可以注释vkwindow、qmlrhi 、qmlrhi0项目。
在经历众多音视频组件的各种高强度对比测试验证下,mdk的优点非常多,这里就不多说,缺点就是线程有点多,一个播放基本上就占了30个线程,10个就是300,可能是通过牺牲一部分内存来提升性能,好比谷歌浏览器也是占内存大户,但是性能强悍,目前几乎是一统浏览器江湖。各种播放组件中,对于4K、8K、16K视频文件的解码,开启硬解码模式下,mpv是全宇宙CPU占用最低的,其次就是mdk,vlc的表现最拉垮。可能mpv直接走的屏幕绘制,直接是显卡中的数据绘制的,没有经过内存拷贝。
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和本地桌面采集,支持多设备和多屏幕。
- 支持各种视频流格式,比如rtp、rtsp、rtmp、http、udp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/ffmpeg6)、vlc内核(vlc2/vlc3)、mpv内核(mpv1/mp2)、mdk内核、海康sdk、easyplayer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,极易拓展。
- 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,否则等比缩放)、等比缩放(永远等比缩放)、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,vlc可选any、dxva2、d3d11va,mpv可选auto、dxva2、d3d11va,mdk可选dxva2、d3d11va、cuda、mft等。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。
- 本地桌面采集支持设定采集区域、偏移值、指定桌面索引、帧率、多个桌面同时采集等。
- 录像文件同时支持打开的视频文件、本地摄像头、本地桌面、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。
- 视频流通信方式可选tcp/udp,有些设备可能只提供了某一种协议通信比如tcp,需要指定该种协议方式打开。
- 可设置连接超时时间(视频流探测用的超时时间)、读取超时时间(采集过程中的超时时间)。
- 支持逐帧播放,提供上一帧/下一帧函数接口,可以逐帧查阅采集到的图像。
- 音频文件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。
- 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。
- 支持H264/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。
- 支持用户信息中包含特殊字符(比如用户信息中包含+#@等字符)的视频流播放,内置解析转义处理。
- 支持滤镜,各种水印及图形效果,支持多个水印和图像,可以将OSD标签信息和各种图形信息写入到MP4文件。
- 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。
- 内核ffmpeg采用纯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。
- 内核ffmpeg和内核mdk支持安卓,其中mdk支持安卓硬解码,性能非常凶残。
- 可以切换音视频轨道,也就是节目通道,可能ts文件带了多个音视频节目流,可以分别设置要播放哪一个,可以播放前设置好和播放过程中动态设置。
- 可以设置视频旋转角度,可以播放前设置好和播放过程中动态设置。
- 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。
- 标签和图形信息支持三种绘制方式,绘制到遮罩层、绘制到图片、源头绘制(对应信息可以存储到文件)。
- 通过传入一个url地址,该地址可以带上通信协议、分辨率、帧率等信息,无需其他设置。
- 保存视频到文件支持三种策略,自动处理、仅限文件、全部转码,转码策略支持自动识别、转264、转265,编码保存支持指定分辨率缩放或者等比例缩放。比如对保存文件体积有要求可以指定缩放后再存储。
- 支持加密保存文件和解密播放文件,可以指定秘钥文本。
- 支持电子放大,在悬浮条切换到电子放大模式,在画面上选择需要放大的区域,选取完毕后自动放大,再次切换放大模式可以复位。
- 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。
- 同时提供了简单示例、视频播放器、多画面视频监控、监控回放、逐帧播放、多屏渲染等单独窗体示例,专门演示对应功能如何使用。
- 代码框架和结构优化到最优,性能强悍,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、背景颜色、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)。
五、相关代码
#include "mdkplayer.h"
#include "videohelper.h"
MdkPlayer::MdkPlayer(QObject *parent) : QObject(parent)
{
//实例化播放对象
player = new mdk::Player;
//默认等比例填充
player->setAspectRatio(mdk::KeepAspectRatio);
//设置缓冲大小
//player->setBufferRange(0, 5000, true);
//渲染回调触发界面更新
player->setRenderCallback([this](void *vo) {
QObject *render = (QObject *)vo;
if (render && render->isWidgetType()) {
QMetaObject::invokeMethod(render, "update");
}
});
//播放状态变化
player->onStateChanged([this](mdk::State state) {
emit stateChanged(state);
});
//媒体状态变化
player->onMediaStatus([this](mdk::MediaStatus oldValue, mdk::MediaStatus newValue) {
emit mediaStatusChanged(newValue);
return true;
});
//各种事件触发
player->onEvent([this](const mdk::MediaEvent & e) {
emit eventChanged(e);
return false;
});
render = NULL;
}
MdkPlayer::~MdkPlayer()
{
//没有设置过渲染窗体释放的时候会崩溃
if (render) {
delete player;
}
}
void MdkPlayer::setMedia(const QString &url)
{
player->setMedia(url.toUtf8().constData());
//设置媒体后立即获取媒体信息/手册说要按照下面这样写
VideoType type = VideoHelper::getVideoType(url);
if (type == VideoType_FileLocal || type == VideoType_FileWeb) {
player->waitFor(mdk::State::Stopped);
player->prepare(0, [this](int64_t, bool *) {
QMetaObject::invokeMethod(parent(), "readMediaInfo");
return true;
});
}
//不做音视频同步
if (type == VideoType_Rtsp) {
player->onSync([] {
return DBL_MAX;
});
}
}
void MdkPlayer::setFilter(const QString &filter)
{
player->setProperty("video.avfilter", filter.toStdString());
}
void MdkPlayer::setDecoders(const QStringList &names)
{
std::vector<std::string> decoders;
foreach (QString name, names) {
decoders.push_back(name.toStdString());
}
player->setDecoders(mdk::MediaType::Video, decoders);
}
void MdkPlayer::setProperty(const std::string &key, const std::string &value)
{
player->setProperty(key, value);
}
void MdkPlayer::play()
{
player->set(mdk::State::Playing);
}
void MdkPlayer::stop()
{
player->set(mdk::State::Stopped);
}
void MdkPlayer::pause()
{
player->set(mdk::State::Paused);
}
void MdkPlayer::next()
{
player->set(mdk::State::Playing);
}
mdk::State MdkPlayer::state()
{
return player->state();
}
void MdkPlayer::setLoop(int count)
{
player->setLoop(count);
}
void MdkPlayer::rotate(int degree, QObject *render)
{
player->rotate(degree, render);
}
void MdkPlayer::setAspect(float value, QObject *render)
{
player->setAspectRatio(value, render);
}
void MdkPlayer::setBackgroundColor(float r, float g, float b, float a, QObject *render)
{
player->setBackgroundColor(r, g, b, a, render);
}
QSize MdkPlayer::getSize(int stream)
{
QSize size;
std::vector<mdk::VideoStreamInfo> video = player->mediaInfo().video;
if (video.size() > stream) {
mdk::VideoCodecParameters para = video.at(stream).codec;
size = QSize(para.width, para.height);
}
return size;
}
qint64 MdkPlayer::duration()
{
return player->mediaInfo().duration;
}
qint64 MdkPlayer::position()
{
return player->position();
}
void MdkPlayer::seek(qint64 position)
{
player->seek(position);
}
void MdkPlayer::seek(bool backward, int frame)
{
mdk::SeekFlag flags = (mdk::SeekFlag::FromNow | mdk::SeekFlag::Frame);
if (backward) {
player->seek(-frame, flags);
} else {
player->seek(frame, flags);
}
}
float MdkPlayer::playbackRate()
{
return player->playbackRate();
}
void MdkPlayer::setPlaybackRate(float value)
{
player->setPlaybackRate(value);
}
float MdkPlayer::volume()
{
return player->volume();
}
void MdkPlayer::setVolume(float value)
{
player->setVolume(value);
}
bool MdkPlayer::isMute()
{
return player->isMute();
}
void MdkPlayer::setMute(bool value)
{
player->setMute(value);
}
void MdkPlayer::snapshot(int rotate, QObject *render)
{
mdk::Player::SnapshotRequest sr{};
player->snapshot(&sr, [this, rotate](mdk::Player::SnapshotRequest * sr2, double) {
QImage image = QImage(sr2->data, sr2->width, sr2->height, Format_RGB);
//如果有旋转角度先要旋转
VideoHelper::rotateImage(rotate, image);
emit imageCaptured(image.copy());
return std::string();
}, render);
}
void MdkPlayer::record(const QString &fileName, const QString &format)
{
player->record(fileName.toUtf8().constData(), format.toUtf8().constData());
}
void MdkPlayer::readMetaData()
{
//标题/艺术家/专辑/专辑封面
QString title, artist, album;
mdk::MediaInfo mediaInfo = player->mediaInfo();
std::unordered_map<std::string, std::string> metadata = mediaInfo.metadata;
for (auto i = metadata.begin(); i != metadata.end(); i++) {
QString key = QString::fromStdString(i->first);
QString value = QString::fromStdString(i->second);
if (key == "title") {
title = value;
} else if (key == "artist") {
artist = value;
} else if (key == "album") {
album = value;
}
}
QString format = mediaInfo.format;
emit receiveMetaData(format, title, artist, album);
}
void MdkPlayer::readAudioInfo(int index)
{
std::vector<mdk::AudioStreamInfo> audios = player->mediaInfo().audio;
if (index >= 0 && audios.size() > index) {
mdk::AudioStreamInfo audio = audios.at(index);
mdk::AudioCodecParameters para = audio.codec;
emit receiveAudioInfo(audio.index, para.sample_rate, para.channels, para.profile, para.bit_rate, para.codec);
}
}
void MdkPlayer::readVideoInfo(int index)
{
std::vector<mdk::VideoStreamInfo> videos = player->mediaInfo().video;
if (index >= 0 && videos.size() > index) {
mdk::VideoStreamInfo video = videos.at(index);
mdk::VideoCodecParameters para = video.codec;
//取出封面
QImage image;
if (video.image_size > 0) {
image = QImage::fromData(video.image_data, video.image_size);
}
emit receiveVideoInfo(video.index, para.width, para.height, para.frame_rate, video.rotation, para.codec, image);
}
}
void MdkPlayer::readTrackInfo(QList<int> &audioTracks, QList<int> &videoTracks)
{
mdk::MediaInfo mediaInfo = player->mediaInfo();
audioTracks.clear();
std::vector<mdk::AudioStreamInfo> audioTrackInfo = mediaInfo.audio;
foreach (mdk::AudioStreamInfo info, audioTrackInfo) {
audioTracks << info.index;
}
videoTracks.clear();
std::vector<mdk::VideoStreamInfo> videoTrackInfo = mediaInfo.video;
foreach (mdk::VideoStreamInfo info, videoTrackInfo) {
videoTracks << info.index;
}
//可能获取到的索引是 音频(3, 4, 5) / 视频(0, 1, 2)
//底层设置节目流按照 0/1/2 这样排列/所以需要强制矫正
int count = videoTracks.count();
audioTracks.clear();
videoTracks.clear();
for (int i = 0; i < count; ++i) {
audioTracks << i;
videoTracks << i;
}
}
void MdkPlayer::setAudioTrack(int track)
{
std::set<int> tracks;
tracks.insert(track);
player->setActiveTracks(mdk::MediaType::Audio, tracks);
}
void MdkPlayer::setVideoTrack(int track)
{
std::set<int> tracks;
tracks.insert(track);
player->setActiveTracks(mdk::MediaType::Video, tracks);
}
void MdkPlayer::renderVideo(QObject *render)
{
player->renderVideo(render);
}
void MdkPlayer::setVideoSurfaceSize(int width, int height, QObject *render)
{
this->render = render;
player->setVideoSurfaceSize(width, height, render);
connect(render, SIGNAL(destroyed(QObject *)), this, SLOT(clear(QObject *)), Qt::ConnectionType(Qt::DirectConnection | Qt::UniqueConnection));
}
void MdkPlayer::clear(QObject *render)
{
player->setVideoSurfaceSize(-1, -1, render);
}