Qt音视频开发之实现ffmpeg视频旋转显示

2023-03-22 17:03:26 显示旋转音视频

一、前言

用手机或者平板拍摄的视频文件，很可能是旋转的，比如分辨率是1280x720，确是垂直的，相当于分辨率变成了720x1280，如果不做旋转处理的话，那脑袋必须歪着看才行，这样看起来太难受，所以一定要想办法解析到视频的旋转角度，然后根据这个角度重新绘制。在窗体那边也需要调整对应的分辨率，一般都是宽度高度互换。其实早期的很多播放器比如vlc2版本的播放器也是不支持旋转的，从vlc3开始内置会自动给旋转，估计这种场景越来越多，毕竟现在智能手机大行其道，用手机拍摄的视频很多都是竖屏的。

在FFmpeg中旋转frame帧数据，有多种方式，方式一是直接通过运算逐行取出数据，重新组织旋转后的视频帧数据；方式二通过滤镜来实现。最开始还没学会用ffmpeg的滤镜的时候，用的就是方式一，通俗易懂，但是很傻，尤其是运算很占CPU，毕竟for循环来个很多次挨个取数据又重新组织数据。自从学会用ffmpeg滤镜以后，从滤镜大全中找到了居然也支持旋转，而且任意角度旋转都可以，甚至镜像操作，这就非常强大了，马上将这个架构的旋转部分全部换成了滤镜旋转，连之前用于旋转的中间过渡帧数据变量都不需要，代码更精简，功能更强大，拓展性更好，这其实就是一个不断精进迭代的过程，第一步解决从无到有的过程，后面才是持续不断的完善。

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

体验地址：https://pan.baidu.com/s/1YOVD8nkoOSYwX9KgSauLeQ 提取码：kcgz 文件名：bin_video_demo/bin_linux_video。

四、相关代码

int FFmpegFilter::initFilter(AbstractVideoThread *thread, AVStream *stream, AVCodecContext *avctx, FilterData &filterData)
{
    int result = -1;
    if (!filterData.enable) {
        return result;
    }

    //貌似硬解码不支持滤镜
    if (filterData.fORMatIn == AV_PIX_FMT_NV12) {
        return result;
    }

    //先释放相关资源
    freeFilter(filterData);

    //获取滤镜字符串
    QString filters = getFilter(filterData);
    if (filters.isEmpty()) {
        return result;
    }

    //输入帧序列的参数信息
    QStringList listArg;
    listArg << QString("video_size=%1x%2").arg(avctx->width).arg(avctx->height);
    listArg << QString("pix_fmt=%1").arg(avctx->pix_fmt);
    listArg << QString("time_base=%1/%2").arg(stream->time_base.num).arg(stream->time_base.den);
    listArg << QString("pixel_aspect=%1/%2").arg(avctx->sample_aspect_ratio.num).arg(avctx->sample_aspect_ratio.den);
    QString args = listArg.join(":");

    //输入帧格式
    enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {filterData.formatIn, AV_PIX_FMT_NONE};

    //获取要使用的滤镜
    const AVFilter *filterSrc = avfilter_get_by_name("buffer");
    const AVFilter *filterSink = avfilter_get_by_name("buffersink");

    //创建输入输出滤镜参数
    AVFilterInOut *inputs = avfilter_inout_alloc();
    AVFilterInOut *outputs = avfilter_inout_alloc();

    //创建滤镜容器
    filterData.filterGraph = avfilter_graph_alloc();
    if (!inputs || !outputs || !filterData.filterGraph) {
        result = AVERROR(ENOMEM);
        Goto end;
    }

    //创建输入滤镜
    result = avfilter_graph_create_filter(&filterData.filterSrcCtx, filterSrc, "in", args.toUtf8().constData(), NULL, filterData.filterGraph);
    if (result < 0) {
        thread->debug("滤镜处理", QString("创建输入滤镜失败: %1").arg(FFmpegHelper::getError(result)), "");
        goto end;
    }

    //创建输出滤镜
    result = avfilter_graph_create_filter(&filterData.filterSinkCtx, filterSink, "out", NULL, NULL, filterData.filterGraph);
    if (result < 0) {
        thread->debug("滤镜处理", QString("创建输出滤镜失败: %1").arg(FFmpegHelper::getError(result)), "");
        goto end;
    }

    //设置输出滤镜格式
    result = av_opt_set_int_list(filterData.filterSinkCtx, "pix_fmts", pix_fmts, filterData.formatOut, AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
    if (result < 0) {
        thread->debug("滤镜处理", QString("设置输出滤镜格式: %1").arg(FFmpegHelper::getError(result)), "");
        goto end;
    }

    //设置滤镜的参数
    outputs->name = av_strdup("in");
    outputs->filter_ctx = filterData.filterSrcCtx;
    outputs->pad_idx = 0;
    outputs->next = NULL;

    inputs->name = av_strdup("out");
    inputs->filter_ctx = filterData.filterSinkCtx;
    inputs->pad_idx = 0;
    inputs->next = NULL;

    //初始化滤镜
    result = avfilter_graph_parse_ptr(filterData.filterGraph, filters.toUtf8().constData(), &inputs, &outputs, NULL);
    if (result < 0) {
        thread->debug("滤镜处理", QString("初始化滤镜失败: %1").arg(FFmpegHelper::getError(result)), "");
        goto end;
    }

    //应用滤镜配置
    result = avfilter_graph_config(filterData.filterGraph, NULL);
    if (result < 0) {
        thread->debug("滤镜处理", QString("应用滤镜配置失败: %1").arg(FFmpegHelper::getError(result)), "");
        goto end;
    }

end:
    //释放对应的输入输出
    avfilter_inout_free(&inputs);
    avfilter_inout_free(&outputs);
    filterData.isOk = (result >= 0);
    return result;
}

void FFmpegFilter::freeFilter(FilterData &filterData)
{
    if (filterData.isOk) {
        filterData.enable = true;
        filterData.init = true;
        filterData.isOk = false;

        avfilter_free(filterData.filterSrcCtx);
        avfilter_free(filterData.filterSinkCtx);
        avfilter_graph_free(&filterData.filterGraph);
        filterData.filterSrcCtx = NULL;
        filterData.filterSinkCtx = NULL;
        filterData.filterGraph = NULL;
    }
}

五、功能特点

5.1 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。

5.2 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）、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。
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。
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。
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。

5.3 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）。

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