Qt/C++音视频开发53-本地摄像头推流/桌面推流/文件推流/监控推流等

2023-09-15 08:48:43

一、前言

编写这个推流程序，最开始设计的时候是用视频文件推流，后面陆续增加了监控摄像头推流（其实就是rtsp视频流）、网络电台和视频推流（一般是rtmp或者http开头m3u8结尾的视频流）、本地摄像头推流（本地USB摄像头或者笔记本自带摄像头等）、桌面推流（将当前运行环境的系统桌面抓拍推流）。按照分类的话其实就是三大类，第一类就是视频文件（包括本地视频文件和网络视频文件，就是带了文件时长的），第二类就是各种实时视频流（包括监控摄像头rtsp，网络电台rtmp，网络实时视频m3u8等），第三类就是本地设备采集（包括本地摄像头采集和本地电脑桌面采集），每一种类别都可以用对应的通用的代码去处理，基本上就是在打开阶段有所区别，后面采集和解码并推流阶段，代码是一模一样的。

二、效果图

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三、体验地址

  1. 国内站点：https://gitee.com/feiyangqingyun
  2. 国际站点：https://github.com/feiyangqingyun
  3. 个人作品：https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652
  4. 体验地址：https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g 提取码：01jf 文件名：bin_video_push。

四、功能特点

  1. 支持各种本地视频文件和网络视频文件。
  2. 支持各种网络视频流，网络摄像头，协议包括rtsp、rtmp、http。
  3. 支持将本地摄像头设备推流，可指定分辨率和帧率等。
  4. 支持将本地桌面推流，可指定屏幕区域和帧率等。
  5. 自动启动流媒体服务程序，默认mediamtx（原rtsp-simple-server），可选用srs、EasyDarwin、LiveQing、ZLMediaKit等。
  6. 可实时切换预览视频文件，可切换视频文件播放进度，切换到哪里就推流到哪里。
  7. 推流的清晰度和质量可调。
  8. 可动态添加文件、目录、地址。
  9. 视频文件自动循环推流，如果视频源是视频流，在掉线后会自动重连。
  10. 网络视频流自动重连，重连成功自动继续推流。
  11. 网络视频流实时性极高，延迟极低，延迟时间大概在100ms左右。
  12. 极低CPU占用，4路主码流推流只需要占用0.2%CPU。理论上常规普通PC机器推100路毫无压力，主要性能瓶颈在网络。
  13. 推流可选推流到rtsp/rtmp两种，推流后的数据支持直接rtsp/rtmp/hls/webrtc四种方式访问，可以直接浏览器打开看实时画面。
  14. 可以推流到外网服务器，然后通过手机、电脑、平板等设备播放对应的视频流。
  15. 每个推流都可以手动指定唯一标识符（方便拉流/用户无需记忆复杂的地址），没有指定则按照策略随机生成hash值。
  16. 自动生成测试网页直接打开播放，可以看到实时效果，自动按照数量对应宫格显示。
  17. 推流过程中可以在表格中切换对应推流项，实时预览正在推流的视频，并可以切换视频文件的播放进度。
  18. 音视频同步推流，符合264/265/aac格式的自动原数据推流，不符合的自动转码再推流（会占用一定CPU）。
  19. 转码策略支持三种，自动处理（符合要求的原数据/不符合的转码），仅限文件（文件类型的转码视频），所有转码。
  20. 表格中实时显示每一路推流的分辨率和音视频数据状态，灰色表示没有输入流，黑色表示没有输出流，绿色表示原数据推流，红色表示转码后的数据推流。
  21. 自动重连视频源，自动重连流媒体服务器，保证启动后，推流地址和打开地址都实时重连，只要恢复后立即连上继续采集和推流。
  22. 提供循环推流示例，一个视频源同时推流到多个流媒体服务器，比如打开一个视频同时推流到抖音/快手/B站等，可以作为录播推流，列表循环，非常方便实用。
  23. 根据不同的流媒体服务器类型，自动生成对应的rtsp/rtmp/hls/flv/ws-flv/webrtc地址，用户可以直接复制该地址到播放器或者网页中预览查看。
  24. 编码视频格式可以选择自动处理（源头是264就264/源头是265就265），转H264（强制转264），转H265（强制转265）。
  25. 支持Qt4/Qt5/Qt6任意版本，支持任意系统（windows/linux/macos/android/嵌入式linux等）。

五、相关代码

bool FFmpegSave::initVideoCtx()
{
    //没启用视频编码或者不需要视频则不继续
    if (!encodeVideo || !needVideo) {
        return true;
    }

    //查找视频编码器(自动处理的话如果源头是H265则采用HEVC作为编码器)
    AVCodecx *videoCodec;
    if (videoFormat == 0) {
        AVCodecID codecID = FFmpegHelper::getCodecId(videoStreamIn);
        if (codecID == AV_CODEC_ID_HEVC) {
            videoCodec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_HEVC);
        } else {
            videoCodec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);
        }
    } else if (videoFormat == 1) {
        videoCodec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);
    } else if (videoFormat == 2) {
        videoCodec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_HEVC);
    }

    //RTMP流媒体目前只支持H264
    if (fileName.startsWith("rtmp://")) {
        videoCodec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);
    }

    if (!videoCodec) {
        debug(0, "视频编码", "avcodec_find_encoder");
        return false;
    }

    //创建视频编码器上下文
    videoCodecCtx = avcodec_alloc_context3(videoCodec);
    if (!videoCodecCtx) {
        debug(0, "视频编码", "avcodec_alloc_context3");
        return false;
    }

    //AVCodecContext结构体参数: https://blog.csdn.net/weixin_44517656/article/details/109707539
    //放大系数是为了小数位能够正确放大到整型
    int ratio = 1000000;
    videoCodecCtx->time_base.num = 1 * ratio;
    videoCodecCtx->time_base.den = frameRate * ratio;
    videoCodecCtx->framerate.num = frameRate * ratio;
    videoCodecCtx->framerate.den = 1 * ratio;

    //下面这种方式对编译器有版本要求(c++11)
    //videoCodecCtx->time_base = {1, frameRate};
    //videoCodecCtx->framerate = {frameRate, 1};

    //参数说明 https://blog.csdn.net/qq_40179458/article/details/110449653
    //大分辨率需要加上下面几个参数设置(否则在32位的库不能正常编码提示 Generic error in an external library)
    if ((videoWidth >= 3840 || videoHeight >= 2160)) {
        videoCodecCtx->qmin = 10;
        videoCodecCtx->qmax = 51;
        videoCodecCtx->me_range = 16;
        videoCodecCtx->max_qdiff = 4;
        videoCodecCtx->qcompress = 0.6;
    }

    //需要转换尺寸的启用目标尺寸
    int width = videoWidth;
    int height = videoHeight;
    if (encodeVideoScale != "1") {
        QStringList sizes = WidgetHelper::getSizes(encodeVideoScale);
        if (sizes.count() == 2) {
            width = sizes.at(0).toInt();
            height = sizes.at(1).toInt();
        } else {
            float scale = encodeVideoScale.toFloat();
            width = videoWidth * scale;
            height = videoHeight * scale;
        }
    }

    //初始化视频编码器参数(如果要文件体积小一些画质差一些可以降低码率)
    videoCodecCtx->bit_rate = FFmpegHelper::getBitRate(width, height) * encodeVideoRatio;
    videoCodecCtx->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
    videoCodecCtx->width = width;
    videoCodecCtx->height = height;
    videoCodecCtx->level = 50;
    //多少帧一个I帧(关键帧)
    videoCodecCtx->gop_size = frameRate;
    //去掉B帧只留下I帧和P帧
    videoCodecCtx->max_b_frames = 0;
    //videoCodecCtx->bit_rate_tolerance = 1;
    videoCodecCtx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
    videoCodecCtx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
    if (saveVideoType == SaveVideoType_Mp4) {
        videoCodecCtx->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
        //videoCodecCtx->flags |= (AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER | AV_CODEC_FLAG_LOW_DELAY);
    }

    //加速选项 https://www.jianshu.com/p/034f5b3e7f94
    //加载预设 https://blog.csdn.net/JineD/article/details/125304570
    //速度选项 ultrafast/superfast/veryfast/faster/fast/medium/slow/slower/veryslow/placebo
    //视觉优化 film/animation/grain/stillimage/psnr/ssim/fastdecode/zerolatency

    //设置零延迟(本地采集设备视频流保存如果不设置则播放的时候会越来越模糊)
    //测试发现有些文件需要开启才不会慢慢变模糊/有些开启后在部分系统环境会偶尔卡顿(webrtc下)/根据实际需求决定是否开启
    av_opt_set(videoCodecCtx->priv_data, "tune", "zerolatency", 0);

    //文件类型除外(保证文件的清晰度)
    if (videoType > 2) {
        av_opt_set(videoCodecCtx->priv_data, "preset", "ultrafast", 0);
        //av_opt_set(videoCodecCtx->priv_data, "x265-params", "qp=20", 0);
    }

    //打开视频编码器
    int result = avcodec_open2(videoCodecCtx, videoCodec, NULL);
    if (result < 0) {
        debug(result, "视频编码", "avcodec_open2");
        return false;
    }

    //创建编码用临时包
    videoPacket = FFmpegHelper::creatPacket(NULL);

    //设置了视频缩放则转换
    if (encodeVideoScale != "1") {
        videoFrame = av_frame_alloc();
        videoFrame->format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
        videoFrame->width = width;
        videoFrame->height = height;

        int align = 1;
        int flags = SWS_BICUBIC;
        AVPixelFormat format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
        int videoSize = av_image_get_buffer_size(format, width, height, align);
        videoData = (quint8 *)av_malloc(videoSize * sizeof(quint8));
        av_image_fill_arrays(videoFrame->data, videoFrame->linesize, videoData, format, width, height, align);
        videoSwsCtx = sws_getContext(videoWidth, videoHeight, format, width, height, format, flags, NULL, NULL, NULL);
    }

    debug(0, "视频编码", "初始化完成");
    return true;
}

//https://blog.csdn.net/irainsa/article/details/129289254
bool FFmpegSave::initAudioCtx()
{
    //没启用音频编码或者不需要音频则不继续
    if (!encodeAudio || !needAudio) {
        return true;
    }

    AVCodecx *audioCodec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_AAC);
    if (!audioCodec) {
        debug(0, "音频编码", "avcodec_find_encoder");
        return false;
    }

    //创建音频编码器上下文
    audioCodecCtx = avcodec_alloc_context3(audioCodec);
    if (!audioCodecCtx) {
        debug(0, "音频编码", "avcodec_alloc_context3");
        return false;
    }

    //初始化音频编码器参数
    audioCodecCtx->bit_rate = FFmpegHelper::getBitRate(audioStreamIn);
    audioCodecCtx->codec_type = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
    audioCodecCtx->sample_rate = sampleRate;
    audioCodecCtx->channel_layout = AV_CH_LAYOUT_STEREO;
    audioCodecCtx->channels = channelCount;
    //audioCodecCtx->profile = FF_PROFILE_AAC_MAIN;
    audioCodecCtx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
    audioCodecCtx->strict_std_compliance = FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL;
    if (saveVideoType == SaveVideoType_Mp4) {
        audioCodecCtx->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
    }

    //打开音频编码器
    int result = avcodec_open2(audioCodecCtx, audioCodec, NULL);
    if (result < 0) {
        debug(result, "音频编码", "avcodec_open2");
        return false;
    }

    //创建编码用临时包
    audioPacket = FFmpegHelper::creatPacket(NULL);
    debug(0, "音频编码", "初始化完成");
    return true;
}

bool FFmpegSave::initStream()
{
    AVDictionary *options = NULL;
    QByteArray fileData = fileName.toUtf8();
    const char *url = fileData.data();

    //既可以是保存到文件也可以是推流(对应格式要区分)
    const char *format = "mp4";
    if (videoIndexIn < 0 && audioCodecName == "mp3") {
        format = "mp3";
    }
    if (fileName.startsWith("rtmp://")) {
        format = "flv";
    } else if (fileName.startsWith("rtsp://")) {
        format = "rtsp";
        av_dict_set(&options, "stimeout", "3000000", 0);
        av_dict_set(&options, "rtsp_transport", "tcp", 0);
    }

    //如果存在秘钥则启用加密
    QByteArray cryptoKey = this->property("cryptoKey").toByteArray();
    if (!cryptoKey.isEmpty()) {
        av_dict_set(&options, "encryption_scheme", "cenc-aes-ctr", 0);
        av_dict_set(&options, "encryption_key", cryptoKey.constData(), 0);
        av_dict_set(&options, "encryption_kid", cryptoKey.constData(), 0);
    }

    //开辟一个格式上下文用来处理视频流输出(末尾url不填则rtsp推流失败)
    int result = avformat_alloc_output_context2(&formatCtx, NULL, format, url);
    if (result < 0) {
        debug(result, "创建格式", "");
        return false;
    }

    //创建输出视频流
    if (!this->initVideoStream()) {
        goto end;
    }

    //创建输出音频流
    if (!this->initAudioStream()) {
        goto end;
    }

    //打开输出文件
    if (!(formatCtx->oformat->flags & AVFMT_NOFILE)) {
        result = avio_open(&formatCtx->pb, url, AVIO_FLAG_WRITE);
        if (result < 0) {
            debug(result, "打开输出", "");
            goto end;
        }
    }

    //写入文件开始符
    result = avformat_write_header(formatCtx, &options);
    if (result < 0) {
        debug(result, "写文件头", "");
        goto end;
    }

    return true;

end:
    //关闭释放并清理文件
    this->close();
    this->deleteFile(fileName);
    return false;
}

bool FFmpegSave::initVideoStream()
{
    if (needVideo) {
        videoIndexOut = 0;
        AVStream *stream = avformat_new_stream(formatCtx, NULL);
        if (!stream) {
            return false;
        }

        //设置旋转角度(没有编码的数据是源头带有旋转角度的/编码后的是正常旋转好的)
        if (!encodeVideo) {
            FFmpegHelper::setRotate(stream, rotate);
        }

        //复制解码器上下文参数(不编码从源头流拷贝/编码从设置的编码器拷贝)
        int result = -1;
        if (encodeVideo) {
            stream->r_frame_rate = videoCodecCtx->framerate;
            result = FFmpegHelper::copyContext(videoCodecCtx, stream, true);
        } else {
            result = FFmpegHelper::copyContext(videoStreamIn, stream);
        }

        if (result < 0) {
            debug(result, "复制参数", "");
            return false;
        }
    }

    return true;
}

bool FFmpegSave::initAudioStream()
{
    if (needAudio) {
        audioIndexOut = (videoIndexOut == 0 ? 1 : 0);
        AVStream *stream = avformat_new_stream(formatCtx, NULL);
        if (!stream) {
            return false;
        }

        //复制解码器上下文参数(不编码从源头流拷贝/编码从设置的编码器拷贝)
        int result = -1;
        if (encodeAudio) {
            result = FFmpegHelper::copyContext(audioCodecCtx, stream, true);
        } else {
            result = FFmpegHelper::copyContext(audioStreamIn, stream);
        }

        if (result < 0) {
            debug(result, "复制参数", "");
            return false;
        }
    }

    return true;
}

bool FFmpegSave::init()
{
    //必须存在输入视音频流对象其中一个
    if (fileName.isEmpty() || (!videoStreamIn && !audioStreamIn)) {
        return false;
    }

    //检查推流地址是否正常
    if (saveMode != SaveMode_File && !WidgetHelper::checkUrl(fileName, 1000)) {
        debug(0, "地址不通", "");
        if (!this->isRunning()) {
            this->start();
        }
        return false;
    }

    //获取媒体信息及检查编码处理
    this->getMediaInfo();
    this->checkEncode();

    //ffmpeg2不支持重新编码的推流
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 3)
    if (saveMode != SaveMode_File && (encodeVideo || encodeAudio)) {
        return false;
    }
#endif

    //初始化对应视音频编码器
    if (!this->initVideoCtx()) {
        return false;
    }
    if (!this->initAudioCtx()) {
        return false;
    }

    //保存264数据直接写文件
    if (saveVideoType == SaveVideoType_H264) {
        return true;
    }

    //初始化视音频流
    if (!this->initStream()) {
        return false;
    }

    debug(0, "索引信息", QString("视频: %1/%2 音频: %3/%4").arg(videoIndexIn).arg(videoIndexOut).arg(audioIndexIn).arg(audioIndexOut));
    return true;
}

void FFmpegSave::save()
{
    //从队列中取出数据处理
    //qDebug() << TIMEMS << packets.count() << frames.count();

    if (packets.count() > 0) {
        mutex.lock();
        AVPacket *packet = packets.takeFirst();
        mutex.unlock();

        this->writePacket2(packet, packet->stream_index == videoIndexIn);
        FFmpegHelper::freePacket(packet);
    }

    if (frames.count() > 0) {
        mutex.lock();
        AVFrame *frame = frames.takeFirst();
        mutex.unlock();

        if (frame->width > 0) {
            FFmpegHelper::encode(this, videoCodecCtx, videoPacket, frame, true);
        } else {
            FFmpegHelper::encode(this, audioCodecCtx, audioPacket, frame, false);
        }
        FFmpegHelper::freeFrame(frame);
    }
}
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    promt：您是一名某电商平台的资深数据分析师，首先，您知道什么是双11活动吗？output：当然，双11活动，也称为“光棍节”购物节，是中国最大的在线购物节之一。这个活动最初由阿里巴巴集团于2009年发起，并迅速吸引了其他电商平台的参与。双11活动通常在每年的11月11日进行，因此得名“双11”。这一天，各大电商平台

  3. mybatis-plus

    1.特征无侵入：只做增强不做改变，引入它不会对现有工程产生影响，如丝般顺滑损耗小：启动即会自动注入基本CURD，性能基本无损耗，直接面向对象操作强大的CRUD操作：内置通用Mapper、通用Service，仅仅通过少量配置即可实现单表大部分CRUD操作，更有强大的条件构造器，满足各类使用需求支持Lambda形式调用：通

  4. Java面向对象（四）

    提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考一、JavaBean是什么？1.概念JavaBean是一种Java语言写成的可重用组件。所谓javaBean，是指符合如下标准的Java类:类是公共的有一个无参的公共的构造器有属性，且有对应的get、set方法2.代码：publicclassCustomer{private

  5. Vue3 基础 – 快速上手 & 常用指令

    1.在HTML网页中使用vue3的3个基本步骤a.通过script标签的src属性，在当前网页中全局引入vue3的脚本文件：<scriptsrc="https://unpkg.com/vue@3/dist/vue.global.js"></script>b.创建vue3的单页面应用程序实例：//2.1从Vue对象中解构

  6. 【数据可视化】动态条形图Python代码实现

    使用Python中的bar_chart_race_cn库创建动态条形图前言数据可视化在今天的数据分析和传达信息中起着至关重要的作用。动态条形图是一种强大的数据可视化工具，可以帮助我们展示随时间变化的数据趋势。本文将介绍如何使用Python编程语言中的bar_chart_race_cn库创建动态条形图。动态条形图可以用于

  7. JDBC实现数据库批量插入

    目录一、JDBC实现批量插入几种方式二、PreparedStatementaddBatch方法使用三、Statement和PreparedStatement区别使用Java数据库连接（JDBC）实现批量插入可以提高数据库操作的效率，特别是在需要一次性插入多条数据时。一、JDBC实现批量插入几种方式使用PreparedS

  8. Redis中是如何实现分布式锁的？

    分布式锁常见的三种实现方式：数据库乐观锁；基于Redis的分布式锁；基于ZooKeeper的分布式锁。本次面试考点是，你对Redis使用熟悉吗？Redis中是如何实现分布式锁的。要点Redis要实现分布式锁，以下条件应该得到满足互斥性在任意时刻，只有一个客户端能持有锁。不能死锁客户端在持有锁的期间崩溃而没有主动解锁，也

  9. 实战 | 服务端开发与计算机网络结合的完美案例

    前言大家好，我是Martin后端，可以说是仅次于算法岗之外竞争最为激烈的岗位，而其中的服务端开发也是很多人会选择在秋招中投递的一个岗位，我想对于很多人来说，走上服务端开发之路的起点就是一个回声服务器了。今天带大家实战一把，真实体验服务端底层数据交换的点点滴滴，在这过程中可以让你看见TCP三次握手四次挥手的具体过程，全程