QT软件开发-基于FFMPEG设计视频播放器-软解图像
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了QT软件开发-基于FFMPEG设计视频播放器-软解图像相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
QT软件开发-基于FFMPEG设计视频播放器-CPU软解视频（一）
https://xiaolong.blog.csdn.net/article/details/126832537
QT软件开发-基于FFMPEG设计视频播放器-GPU硬解视频（二）
https://xiaolong.blog.csdn.net/article/details/126833434
QT软件开发-基于FFMPEG设计视频播放器-解码音频（三）
https://xiaolong.blog.csdn.net/article/details/126836582
QT软件开发-基于FFMPEG设计视频播放器-OpenGL渲染视频（四）
https://xiaolong.blog.csdn.net/article/details/126842988
QT软件开发-基于FFMPEG设计视频播放器-流媒体播放器（五）
https://xiaolong.blog.csdn.net/article/details/126915003
QT软件开发-基于FFMPEG设计视频播放器-视频播放器（六）
https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/126916817
一、前言
说起ffmpeg，只要是搞音视频相关的开发应该都是听过的。FFmpeg提供了非常先进的音频/视频编解码库，并且支持跨平台。
现在互联网上ffmpeg相关的文章、教程也非常的多，ffmpeg本身主要是用来对视频、音频进行解码、编码。本身不提供图片渲染、声音输出等功能。要设计出自己的一款播放器，首先也得需要其他的一些知识配合调用ffmpeg才能完成任务。
为了能简单快速的介绍ffmpeg使用，我这里的会连续通过几篇文章，编写几个案例来循序渐进的演示ffmpeg的用法，最终完成一个完整的播放器开发，不涉及理论知识（理论知识网上太多了），主要是以代码、以实现功能为主。
我这里开发视频播放器用到的环境介绍：
ffmpeg版本: 4.2.2
Qt版本 : 5.12.6
编译器类型 : MinGW32bit
这几篇文章循序渐进编写的内容规划与案例如下：
（1）利用ffmpeg解码视频，通过QWidget渲染解码后的图像，支持进度条跳转、进度条显示，总时间显示，视频基本信息显示。
特点： 采用软件解码（CPU）、只解码图像数据，忽略音频数据，主要是演示了ffmpeg的基本使用流程，如何通过ffmpeg完成视频解码，转换图像像素格式，最后完成图像渲染。
（2）利用ffmpeg的硬件加速接口完成视频解码，支持探测当前硬件支持的加速方式，解码后从GPU里拷贝数据到CPU，完成像素转换，再通过QWidget渲染图像，支持进度条跳转、进度条显示，总时间显示，视频基本信息显示。
特点： 采用硬件加速解码（GPU）、只解码图像数据，忽略音频数据，主要是演示了ffmpeg的硬件解码基本使用流程，如何通过ffmpeg完成视频解码，转换图像像素格式，最后完成图像渲染。
（3）利用ffmpeg解码视频里的音频包，通过QAudioOutput播放音频数据。
特点： 只解码音频数据，忽略视频图像数据，主要是演示了ffmpeg的基本使用流程，如何通过ffmpeg完成音频数据解码，转换音频数据格式，最后通过QAudioOutput播放出来。
（4）利用ffmpeg的硬件加速接口完成视频解码，支持探测当前硬件支持的加速方式，通过QOpenGLWidget渲染解码的图像数据，支持进度条跳转、进度条显示，总时间显示，视频基本信息显示。
特点： 采用硬件加速解码（GPU），OpenGL渲染、只解码图像数据，忽略音频数据，主要是演示了ffmpeg的硬件解码和OpenGL渲染的基本使用流程。
（5）在第（4）个例子上增加流媒体播放支持，支持rtmp、rtsp、HLS(HTTP协议)等常见的流媒体格式支持，利用ffmpeg的硬件加速接口完成视频解码，支持探测当前硬件支持的加速方式，通过QOpenGLWidget渲染解码的图像数据。
特点： 采用硬件加速解码（GPU），OpenGL渲染、只解码图像数据，忽略音频数据，主要是演示了ffmpeg的硬件解码和OpenGL渲染的基本使用流程。
（6）结合第（3）个例子和第（5）例子，增加音频包解码播放，利用ffmpeg的硬件加速接口完成视频解码，支持探测当前硬件支持的加速方式，通过QOpenGLWidget渲染解码的图像数据，通过QAudioOutput播放音频数据。支持进度条跳转、进度条显示，总时间显示，视频基本信息显示。
特点： 采用硬件加速解码（GPU），OpenGL渲染、只解码图像数据，忽略音频数据，主要是演示了ffmpeg的硬件解码和OpenGL渲染的基本使用流程，通过QAudioOutput播放音频数据的流程。
（7）结合前面的例子合并，设计完成的视频播放器。
二、解码与渲染
如果要做一个视频播放器，主要解决3个问题：（1）解码 （2）渲染 （3）音视频同步
2.1 解码
ffmpeg支持纯软件解码和硬件加速解码。 纯软件解码只要是依靠CPU，如果分辨率较大（4K及以上）的视频软解会占用很高的CPU，并且解码速度也比较慢，加上渲染的时间，整体视频播放器就有卡顿现象。 如果利用硬件加速（GPU）解码，解码的时间会大大缩短。我的电脑是i7低功耗CPU，在我电脑上测试：一个分辨率为3840x2160的视频，软解一帧耗时300ms左右，如果启用硬件加速解码，一帧耗时10ms左右，可以速度相差是非常大的。 并且软解时，CPU占用几乎是100%，如果通过GPU解码，CPU的负荷就降的非常低，可以腾出更多时间去干别的事情。
软解和硬解本身差别不是很大，因为ffmpeg已经将API全部封装好了，只需要调用即可，不需要去了解底层的很多东西，开发起来非常方便。
ffmpeg源码下提供了很多例子，其中就有视频解码的例子。
ffmpeg\\doc\\examples\\decode_video.c
ffmpeg\\doc\\examples\\hw_decode.c
这两个例子都很有参考价值，其中 hw_decode.c 就是ffmpeg硬件加速解码的例子，通过这个例子就可以理解ffmpeg如何调用GPU进行硬件解码。
当然，ffmpeg也带了一个命令行的播放器，源码就是ffplay.c，这个代码实现的很完善，就是一个播放器，只不过ffplay.c的代码比较多，除了ffmpeg本身的API调用以外，渲染的部分是通过SDL实现的，如果前期对ffmpeg、SDL不怎么熟悉，直接去看ffplay.c可能效果不是太好。
那最好的办法就是先从简单开始，循序渐进的理解，最后再去看ffplay.c，这样效果就会好很多。
2.2 渲染
ffmpeg本身只是解码、编码的库，解码出来的图像渲染要自己实现。所谓的渲染就是显示ffmpeg解码视频之后得到的图片数据。 渲染也分为软件渲染、硬件加速渲染。 当前我这里的UI是采用Qt做的，在Qt里显示图片的方式很多，可以直接通过Qwidget绘制、QLabel显示等。这种方式是最常规的方式，也是最简单的方式，这种方式绘制就是采用CPU，对CPU占用较高，而且要通过Qwidget、QLabel等方式显示，需要将ffmpeg解码出来的数据转换像素格式，再封装为QImage格式，这个过程是很费时间的。如果要降低CPU占用，加快渲染速度，可以采用OpenGL渲染，Qt里封装了QOpenGLWidget，调用OpenGL也相对很方便。
三、视频播放器设计
3.1 设计说明
利用ffmpeg解码视频，通过QWidget渲染解码后的图像，支持进度条跳转、进度条显示，总时间显示，视频基本信息显示。
特点： 采用软件解码（CPU）、只解码图像数据，忽略音频数据，主要是演示了ffmpeg的基本使用流程，如何通过ffmpeg完成视频解码，转换图像像素格式，最后完成图像渲染。
视频解码采用独立子线程，解码后将得到的图像数据通过信号槽发方式传递给UI界面进行渲染。
3.2 解码流程
下面是ffmpeg软件解码的基本流程：
//1.打开多媒体流,并且获取一些信息
avformat_open_input(&format_ctx, m_MediaFile, nullptr, nullptr)
//2. 读取媒体文件的数据包以获取流信息
avformat_find_stream_info(format_ctx, nullptr)
//3. 查找解码器
AVCodec *video_pCodec=avcodec_find_decoder(stream->codecpar->codec_id);
//4. 打开解码器
avcodec_open2(stream->codec,video_pCodec,nullptr)
//5. 读取一帧数据
av_read_frame(format_ctx, &pkt)
//6. 发送视频帧
avcodec_send_packet(format_ctx->streams[video_stream_index]->codec,&pkt)
//7. 对视频帧进行解码
avcodec_receive_frame(format_ctx->streams[video_stream_index]->codec, SRC_VIDEO_pFrame)
//8. 转换像素格式
sws_scale(img_convert_ctx,
(uint8_t const **) SRC_VIDEO_pFrame->data,
SRC_VIDEO_pFrame->linesize, 0, video_height, RGB24_pFrame->data,
RGB24_pFrame->linesize);
//9. 渲染
这里面耗时较多的是sws_scale，视频分辨率越大，消耗的时间越长。其次就是avcodec_receive_frame，和渲染，如果软解的视频超过4K，解码就特别消耗时间，如果低于4K分辨率，解码消耗的时间还能接受的。
3.3 运行效果
四、源代码
4.1 解码线程.cpp
//指定文件的编码为UTF-8
#pragma execution_character_set("utf-8")
#include "ReverseDecodThread.h"
ReverseDecodThread::ReverseDecodThread()
qDebug() << "FFMPEG版本信息:" << av_version_info();
ReverseDecodThread::~ReverseDecodThread()
/*
功能: 设置媒体文件
*/
int ReverseDecodThread::set_VideoFile(QString media)
//打开媒体文件
QByteArray array=media.toUtf8();
strncpy(m_MediaFile, array.data(), sizeof(m_MediaFile));
void ReverseDecodThread::SetSate(int run)
m_run = run;
int ReverseDecodThread::GetSate()
return m_run;
//跳转视频帧
void ReverseDecodThread::SetSeekPos(qint64 pos)
is_CurrentSeekPos = 1;
m_n64CurrentSeekPos = pos;
m_run=1; //运行状态
//获取系统本地时间
play_base_time=QDateTime::currentMSecsSinceEpoch();
void ReverseDecodThread::PausePlay()
m_run = 2;
void ReverseDecodThread::StopPlay()
m_run = 0;
void ReverseDecodThread::LogSend(QString text)
qDebug() << text;
//线程执行起点
void ReverseDecodThread::run()
LogSend("开始播放视频.\\n");
StartPlay();
//播放视频
int ReverseDecodThread::StartPlay()
//1.打开多媒体流,并且获取一些信息
if(avformat_open_input(&format_ctx, m_MediaFile, nullptr, nullptr) != 0)
LogSend(tr("无法打开视频文件: %1").arg(m_MediaFile));
return -1;
//2. 读取媒体文件的数据包以获取流信息
if(avformat_find_stream_info(format_ctx, nullptr) < 0)
LogSend(tr("无法获取流信息.\\n"));
return -1;
//3.打印视频的信息
LogSend(tr("视频中流的数量: %1\\n").arg(format_ctx->nb_streams));
for(int i = 0; i < format_ctx->nb_streams; ++i)
const AVStream* stream = format_ctx->streams[i];
if(stream->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO)
//查找解码器
AVCodec *video_pCodec=avcodec_find_decoder(stream->codecpar->codec_id);
//打开解码器
if(avcodec_open2(stream->codec,video_pCodec,nullptr)!=0)
LogSend(tr("解码器打开失败.\\n"));
return -1;
video_stream_index = i;
//得到视频帧的宽高
video_width=stream->codecpar->width;
video_height=stream->codecpar->height;
LogSend(tr("视频帧的尺寸(以像素为单位): (宽X高)%1x%2 像素格式: %3\\n").arg(
stream->codecpar->width).arg(stream->codecpar->height).arg(stream->codecpar->format));
if (video_stream_index == -1)
LogSend("没有检测到视频流.\\n");
return -1;
AVRational frameRate = format_ctx->streams[video_stream_index]->avg_frame_rate;
/*设置视频转码器*/
SRC_VIDEO_pFrame = av_frame_alloc();
RGB24_pFrame = av_frame_alloc();// 存放解码后YUV数据的缓冲区
//将解码后的YUV数据转换成RGB24
img_convert_ctx = sws_getContext(video_width, video_height,
format_ctx->streams[video_stream_index]->codec->pix_fmt,video_width, video_height,
AV_PIX_FMT_RGB24, SWS_BICUBIC, nullptr, nullptr, nullptr);
//计算RGB图像所占字节大小
int numBytes=avpicture_get_size(AV_PIX_FMT_RGB24,video_width,video_height);
//申请空间存放RGB图像数据
out_buffer_rgb = (uint8_t *) av_malloc(numBytes * sizeof(uint8_t));
// avpicture_fill函数将ptr指向的数据填充到picture内,但并没有拷贝,只是将picture结构内的data指针指向了ptr的数据
avpicture_fill((AVPicture *) RGB24_pFrame, out_buffer_rgb, AV_PIX_FMT_RGB24,
video_width, video_height);
qDebug()<<"format_ctx->duration:"<<format_ctx->duration;
//获取系统本地时间
play_base_time=QDateTime::currentMSecsSinceEpoch();
//表示视频加载成功
while(m_run)
if(m_run == 2)
msleep(100); //暂停播放
continue;
if (is_CurrentSeekPos)
is_CurrentSeekPos = 0;
//偏移到指定位置再开始解码 AVSEEK_FLAG_BACKWARD 向后找最近的关键帧
av_seek_frame(format_ctx, -1, m_n64CurrentSeekPos* AV_TIME_BASE, AVSEEK_FLAG_BACKWARD);
qDebug()<<"跳转的位置:"<<m_n64CurrentSeekPos;
double video_clock;
AVPacket pkt;
//1. 读取一帧数据
if(av_read_frame(format_ctx, &pkt) < 0)
m_run=2; //设置为暂停状态
qDebug()<<"数据读取完毕.";
continue;
if(pkt.stream_index == video_stream_index)
//当前时间
video_clock = av_q2d(format_ctx->streams[video_stream_index]->time_base) * pkt.pts;
qDebug()<<"pkt.pts:"<<pkt.pts<<"video_clock:"<<video_clock;
//解码视频 frame
//2. 发送视频帧
if (avcodec_send_packet(format_ctx->streams[video_stream_index]->codec,&pkt) != 0)
av_packet_unref(&pkt);//不成功就释放这个pkt
continue;
//3. 接受后对视频帧进行解码
if (avcodec_receive_frame(format_ctx->streams[video_stream_index]->codec, SRC_VIDEO_pFrame) != 0)
av_packet_unref(&pkt);//不成功就释放这个pkt
continue;
//4. 转格式
sws_scale(img_convert_ctx,
(uint8_t const **) SRC_VIDEO_pFrame->data,
SRC_VIDEO_pFrame->linesize, 0, video_height, RGB24_pFrame->data,
RGB24_pFrame->linesize);
//5. 加载图片数据
QImage image(out_buffer_rgb,video_width,video_height,QImage::Format_RGB888);
//通过pts同步视频帧--显示视频帧
// while (true)
//
// qint64 t1=QDateTime::currentMSecsSinceEpoch();
// qint64 t2=t1-play_base_time;
// qDebug()<<"t1:"<<t1;
// qDebug()<<"t2:"<<t2;
// qDebug()<<"video_clock:"<<video_clock*1000;
// if(t2>=video_clock*1000)
//
// break;
//
// else
//
// QThread::msleep(1);
//
//
//通知界面更新
VideoDataOutput(image.copy());
//时间信号
sig_getCurrentTime(video_clock, format_ctx->duration *1.0 / AV_TIME_BASE);
// QThread::msleep(40);
//释放包
av_packet_unref(&pkt);
LogSend("视频音频解码播放器的线程退出成功.\\n");
if(SRC_VIDEO_pFrame) av_frame_free(&SRC_VIDEO_pFrame);
if(RGB24_pFrame) av_frame_free(&RGB24_pFrame);
if(img_convert_ctx)sws_freeContext(img_convert_ctx);
if(out_buffer_rgb)av_free(out_buffer_rgb);
SRC_VIDEO_pFrame=nullptr;
RGB24_pFrame=nullptr;
img_convert_ctx=nullptr;
out_buffer_rgb=nullptr;
if(format_ctx)
avformat_close_input(&format_ctx);//释放解封装器的空间，以防空间被快速消耗完
avformat_free_context(format_ctx);
return 0;
4.2 解码线程.h
#ifndef VIDEO_PLAY_H
#define VIDEO_PLAY_H
#include <QThread>
#include <qdebug.h>
#include <QImage>
#include <QDateTime>
extern "C"
#include <libavutil/opt.h>
#include <libavutil/mem.h>
#include <libavutil/fifo.h>
#include <libavutil/pixfmt.h>
#include <libavutil/log.h>
#include <libavutil/opt.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libswscale/swscale.h>
#include <libswresample/swresample.h>
#include <libavfilter/avfilter.h>
#include <libavfilter/buffersrc.h>
#include <libavfilter/buffersink.h>
//视频音频解码线程
class ReverseDecodThread: public QThread
Q_OBJECT
public:
//构造函数
ReverseDecodThread();
~ReverseDecodThread();
char m_MediaFile[1024];
int m_run; //1表示运行 0表示停止 2表示暂停
double m_n64CurrentSeekPos = 0; //当前seek位置
bool is_CurrentSeekPos = 0; //1需要跳转 0不需要
void SetSate(int run);
int GetSate();
void SetSeekPos(qint64 pos);
void PausePlay();
void StopPlay();
void LogSend(QString text);
//加载视频文件
int set_VideoFile(QString media);
protected:
void run();
int StartPlay();
signals:
void sig_getCurrentTime(double Sec, double total_Sec);
void VideoDataOutput(QImage); //输出信号
private:
int video_width=0;
int video_height=0;
AVFormatContext *format_ctx=nullptr;
int video_stream_index = -1;
AVFrame *RGB24_pFrame = nullptr;
AVFrame *SRC_VIDEO_pFrame= nullptr;
uint8_t *out_buffer_rgb= nullptr;
struct SwsContext *img_convert_ctx=nullptr; //用于解码后的视频格式转换
double video_clock_tmp;
qint64 play_base_time=0;
;
#endif // VIDEO_PLAY_H
4.3 widget渲染
#include "VideoFrameDisplay.h"
#include <QPainter>
VideoFrameDisplay::VideoFrameDisplay(QWidget *parent) :
QWidget(parent)
m_nRotateDegree=0;
this->setMouseTracking(true);
VideoFrameDisplay::~VideoFrameDisplay()
void VideoFrameDisplay::Set_Rotate(int Rotate)
m_nRotateDegree=Rotate;
void VideoFrameDisplay::paintEvent(QPaintEvent *event)
QPainter painter(this);
painter.setRenderHint(QPainter::Antialiasing)QT软件开发-基于FFMPEG设计视频播放器-支持软解与硬解
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