海康大华视频监控

一、前言

用ffmpeg做硬解码开发，参考自带的示例hw_decode.c即可，里面提供了通用的dxva2/d3d11va/vaapi这种系统层面封装的硬解码，也就是无需区分用的何种显卡，操作系统自动调度，基本上满足了各种场景的需要，这种方式很通用也便捷，但是一些特殊场景必须要用指定硬解码器名称的方式，比如指定 h264_qsv/h264_cuvid/h264_vaapi hevc_qsv/hevc_cuvid/hevc_vaapi/h264_mediacodec/h264_rkmpp，在瑞星微显卡的嵌入式开发板上面，基本上用的就是这种方式，视频源是264则指定h264_rkmpp，视频源是265则指定hevc_rkmpp来解码，当然这是有个前提的，并不是你指定这个解码器名称后初始化就能成功的，一定要当时编译ffmpeg的时候把对应功能打开，也不是你打开就能正常编译成功的，又有个前提是环境中要有对应的依赖都存在，编译器能正常找到对应的硬解的依赖。

二、效果图

三、相关地址

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
文件地址：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。还支持指定窗口标题采集固定窗口。
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改变。
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。
提供的监控布局类支持64通道同时显示，还支持各种异型布局，比如13通道，手机上6行2列布局。各种布局可以自由定义。
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。
监控回放可选不同厂家类型、回放时间段、用户信息、指定通道。支持切换回放进度。
可以从声卡设备下拉框选择声卡播放声音，提供对应的切换声卡函数接口。
支持编译到手机app使用，提供了专门的手机app布局界面，可以作为手机上的视频监控使用。
代码框架和结构优化到最优，性能强悍，注释详细，持续迭代更新升级。
源码支持windows、linux、mac、android等，支持各种国产linux系统，包括但不限于统信UOS/中标麒麟/银河麒麟等。还支持嵌入式linux。
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，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

QStringList VideoUtil::getHardware(const VideoCore &videoCore)
{
    QStringList list;
    list << "none";

    //ffmpeg建议用dxva2 / vlc建议用any / mpv建议用auto
    if (videoCore == VideoCore_FFmpeg) {
        //list << "qsv" << "cuda";
    } else if (videoCore == VideoCore_Vlc) {
        list << "any";
    } else if (videoCore == VideoCore_Mpv) {
        list << "auto";
    } else if (videoCore == VideoCore_Mdk) {
#if defined(Q_OS_WIN)
        list << "qsv" << "cuda" << "mft";
#endif
    } else if (videoCore == VideoCore_Qtav) {
#if defined(Q_OS_WIN)
        list << "qsv" << "cuda";
#endif
    }

    //因特尔显卡=vaapi/英伟达显卡=vdpau
    //安卓=mediacodec/树莓派=mmal/CUDA平台=nvdec/cuda/瑞星微=rkmpp
#if defined(Q_OS_WIN)
    list << "dxva2" << "d3d11va";
#elif defined(Q_OS_ANDROID)
    list << "mediacodec";
#elif defined(Q_OS_LINUX)
    list << "vaapi" << "vdpau" << "rkmpp";
#elif defined(Q_OS_MAC)
    list << "videotoolbox";
#endif
    return list;
}

void FFmpegThreadHelper::initVideoCodec(AVCodecx **videoCodec, AVCodecID codecId, QString &videoCodecName, QString &hardware)
{
    //获取默认的解码器
    (*videoCodec) = avcodec_find_decoder(codecId);
    videoCodecName = (*videoCodec)->name;

    bool otherHardware = (hardware != "none" && hardware != "dxva2" && hardware != "d3d11va");
    if (!otherHardware) {
        return;
    }

    //264/265才能去启用系统层以外的硬解码
    if (videoCodecName != "h264" && videoCodecName != "hevc") {
        hardware = "none";
        return;
    }

    //指定硬解码器名称 h264_qsv/h264_cuvid/h264_vaapi hevc_qsv/hevc_cuvid/hevc_vaapi/h264_mediacodec
    QString name = QString("%1_%2").arg(videoCodecName).arg(hardware);
    (*videoCodec) = avcodec_find_decoder_by_name(name.toUtf8().constData());
    //如果硬解码器分配失败则立即切换到软解码
    if (!(*videoCodec)) {
        (*videoCodec) = avcodec_find_decoder(codecId);
    }
}

bool FFmpegThreadHelper::initHardware(FFmpegThread *thread, AVCodecx *videoCodec, AVCodecContext *videoCodecCtx, const QString &hardware)
{
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR > 2)
    //根据名称自动寻找硬解码
    enum AVHWDeviceType type;
    QByteArray hwData = hardware.toUtf8();
    const char *hwName = hwData.constData();
#ifdef __arm__
    //发现嵌入式上低版本的库没有av_hwdevice_find_type_by_name函数
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 4)
    return false;
#else
    type = av_hwdevice_find_type_by_name(hwName);
#endif
#else
    type = av_hwdevice_find_type_by_name(hwName);
#endif

    //找到对应的硬解码格式
    thread->debug(0, "硬件加速", QString("名称: %1 数值: %2").arg(hardware).arg(type));
    FFmpegThreadHelper::hw_pix_fmt = FFmpegThreadHelper::find_fmt_by_hw_type(type, videoCodec);
    if (FFmpegThreadHelper::hw_pix_fmt == -1) {
        thread->debug(0, "加速失败", "");
        return false;
    }

    int result = -1;
    //创建硬解码设备
    AVBufferRef *hw_device_ref;
    result = av_hwdevice_ctx_create(&hw_device_ref, type, NULL, NULL, 0);
    if (result < 0) {
        thread->debug(result, "创建硬解", "av_hwdevice_ctx_create");
        return false;
    }

    //解码器格式赋值为硬解码
    videoCodecCtx->get_format = FFmpegThreadHelper::get_hw_format;
    videoCodecCtx->hw_device_ctx = av_buffer_ref(hw_device_ref);
    av_buffer_unref(&hw_device_ref);
    thread->debug(result, "初始硬解", QString("成功: %1").arg(hardware));
    return true;
#else
    return false;
#endif
}

AVPixelFormat FFmpegThreadHelper::hw_pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
AVPixelFormat FFmpegThreadHelper::get_hw_format(AVCodecContext *ctx, const AVPixelFormat *pix_fmts)
{
    const enum AVPixelFormat *p;
    for (p = pix_fmts; *p != -1; p++) {
        if (*p == hw_pix_fmt) {
            return *p;
        }
    }

    return AV_PIX_FMT_NONE;
}

AVPixelFormat FFmpegThreadHelper::find_fmt_by_hw_type(const AVHWDeviceType &type, const AVCodec *codec)
{
    enum AVPixelFormat fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 4)
    switch (type) {
        case AV_HWDEVICE_TYPE_DXVA2:
            fmt = AV_PIX_FMT_DXVA2_VLD;
            break;
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR > 2)
        case AV_HWDEVICE_TYPE_D3D11VA:
            fmt = AV_PIX_FMT_D3D11;
            break;
#endif
        case AV_HWDEVICE_TYPE_VAAPI:
            fmt = AV_PIX_FMT_VAAPI;
            break;
        case AV_HWDEVICE_TYPE_VDPAU:
            fmt = AV_PIX_FMT_VDPAU;
            break;
        case AV_HWDEVICE_TYPE_VIDEOTOOLBOX:
            fmt = AV_PIX_FMT_VIDEOTOOLBOX;
            break;
        default:
            fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
            break;
    }
#else
    for (int i = 0;; i++) {
        const AVCodecHWConfig *config = avcodec_get_hw_config(codec, i);
        if (!config) {
            break;
        }
        if (config->methods & AV_CODEC_HW_CONFIG_METHOD_HW_DEVICE_CTX && config->device_type == type) {
            fmt = config->pix_fmt;
            break;
        }
    }
#endif
    return fmt;
}

int FFmpegThreadHelper::decode(FFmpegThread *thread, AVCodecContext *avctx, AVPacket *packet, AVFrame *frameSrc, AVFrame *frameDst)
{
    int result = -1;
#ifdef videoffmpeg
    QString flag = "硬解出错";
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR > 2)
    result = avcodec_send_packet(avctx, packet);
    if (result < 0) {
        thread->debug(result, flag, "avcodec_send_packet");
        return result;
    }

    while (result >= 0) {
        result = avcodec_receive_frame(avctx, frameSrc);
        if (result == AVERROR(EAGAIN) || result == AVERROR_EOF) {
            break;
        } else if (result < 0) {
            thread->debug(result, flag, "avcodec_receive_frame");
            break;
        }

        //将数据从GPU拷贝到CPU(这一步也比较耗CPU/最佳做法就是直接底层绘制显卡数据/目前不会)
        //result = av_hwframe_map(frameDst, frameSrc, 0);
        thread->lockFrame();
        result = av_hwframe_transfer_data(frameDst, frameSrc, 0);
        thread->unlockFrame();
        if (result < 0) {
            av_frame_unref(frameDst);
            av_frame_unref(frameSrc);
            thread->debug(result, flag, "av_hwframe_transfer_data");
            return result;
        }
        goto end;
    }
#endif
    return result;

end:
    //调用线程处理解码后的数据
    thread->decodeVideo2(packet);
#endif
    return result;
}

int FFmpegThreadHelper::decode(FFmpegThread *thread, AVCodecContext *avctx, AVPacket *packet, AVFrame *frame, bool video)
{
    int result = -1;
#ifdef videoffmpeg
    QString flag = video ? "视频解码" : "音频解码";
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 3)
    if (video) {
        avcodec_decode_video2(avctx, frame, &result, packet);
        if (result < 0) {
            thread->debug(result, flag, "avcodec_decode_video2");
            return result;
        }
    } else {
        avcodec_decode_audio4(avctx, frame, &result, packet);
        if (result < 0) {
            thread->debug(result, flag, "avcodec_decode_audio4");
            return result;
        }
    }
    goto end;
#else
    result = avcodec_send_packet(avctx, packet);
    //有些国标ts文件会是其他几种结果但是能正常解码
    if (result < 0 && (result != AVERROR(EAGAIN)) && (result != AVERROR_EOF)) {
        //if (result < 0) {
        thread->debug(result, flag, "avcodec_send_packet");
        return result;
    }

    result = 0;
    while (result >= 0) {
        if (video) {
            //这里为什么要加个锁/因为外面可能其他线程在调用getImage函数获取图片/数据可能有冲突
            thread->lockFrame();
            result = avcodec_receive_frame(avctx, frame);
            thread->unlockFrame();
        } else {
            result = avcodec_receive_frame(avctx, frame);
        }

        if (result == AVERROR(EAGAIN) || result == AVERROR_EOF) {
            //thread->debug(result, flag, "avcodec_receive_frame");
            break;
        } else if (result < 0) {
            thread->debug(result, flag, "avcodec_receive_frame");
            break;
        }
        goto end;
    }
#endif
    return result;

end:
    //调用线程处理解码后的数据
    if (video) {
        thread->decodeVideo2(packet);
    } else {
        thread->decodeAudio2(packet);
    }
#endif
    return result;
}

posted @ 2024-12-12 09:12 飞扬青云阅读(44) 评论(0) 编辑收藏举报

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