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利用ffmpeg一步一步編程實現攝像頭采集編碼推流直播系統

本文轉載自   查看原文   2018-03-28 11:51   8587    ffmpeg、ffplay

了解過ffmpeg的人都知道，利用ffmpeg命令即可實現將電腦中攝像頭的畫面發布出去，例如發布為UDP，RTP，RTMP等，甚至可以發布為HLS，將m3u8文件和視頻ts片段保存至Web服務器，普通的播放器就可以直接播放他們。

的確，但是，但是作為一個技術愛好者，相信大家都是對里面的機制與原理是感興趣的，我們希望通過我們寫代碼來實現它。另外，ffmpeg命令發布出來的攝像頭畫面我們似乎要加一些水印、顯示一些自定義的文字，可能就不是那么靈活了。舉個例子來說，我們想畫面中主要畫面是電腦桌面，左上角顯示攝像頭的畫面，相信現有的ffmpeg命令實現不了了吧！那有什么辦法嗎？答案是肯定的，假如我們找到ffmpeg中采集視頻的部分，把采集到的畫面替換成我們需要的不就行了嗎？即我們抓一下桌面畫面，再抓一下攝像頭畫面，然后通過一定的縮放疊加在一塊就行了。

講到這里，我們就有一個目的了，想想剛才我們的設想，我們可以想到ffmpeg中的一個功能，將電腦桌面的畫面保存到文件中（當然也可以發布到網絡中），這個功能是不是和我們的需求特別相像，通過百度，我們可以得到以下一段代碼：

 

[cpp]  view plain  copy
 
  1. AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();    
  2. AVInputFormat *ifmt=av_find_input_format("gdigrap");    
  3. avformat_open_input(&pFormatCtx, 0, ifmt,NULL);  

通過以上代碼我們可以打開一個設備gdigrap(錄制windows桌面)，打開后，我們就可以從中一幀一幀地讀出畫面了，我們在libavdevice目錄中可以找到一個叫gdigrap.c的文件，里面實現了ffmpeg一個設備的基本實現，結構如下：

 

 

[cpp]  view plain  copy
 
  1. /** gdi grabber device demuxer declaration */  
  2. AVInputFormat ff_gdigrab_demuxer = {  
  3.     .name           = "gdigrab",  
  4.     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("GDI API Windows frame grabber"),  
  5.     .priv_data_size = sizeof(struct gdigrab),  
  6.     .read_header    = <span style="color:#ff6666;">gdigrab_read_header</span>,  
  7.     .read_packet    = <span style="color:#ff6666;">gdigrab_read_packet</span>,  
  8.     .read_close     = <span style="color:#ff6666;">gdigrab_read_close</span>,  
  9.     .flags          = AVFMT_NOFILE,  
  10.     .priv_class     = &gdigrab_class,  
  11. };  


注意紅色部分的三個方法，就是該設備的開啟、讀數據、關閉，簡單地掃描一下三個方法的代碼，里面的代碼還是比較簡單，就是一些DC的操作（熟悉windows窗口繪圖相關知識的應該了解）,讀到這，我們就有思路了，我們可以模仿這個文件來實現我們想要的，考慮到這個文件是編譯到ffmpeg庫的，所以我們希望不破壞ffmpeg的框架的情況下，增加幾個接口（或者說回調），當打開設備時，回調一下我們的接口，當讀畫面的時候，回調一下我們的接口，當關閉設備時，也回調一下我們的接口，這樣實際上我們新寫的這個C文件只是一個架子，里面的具體實現交給外部使用者，所以我們定義以下三個接口：

 

 

[cpp]  view plain  copy
 
  1. typedef int (*fnVideoCapInitCallback)(int index, int width, int height, int framerate);  
  2. typedef int (*fnVideoCapReadCallback)(int index, unsigned char *buff, int len, int width, int height, int framerate, int format);  
  3. typedef int (*fnVideoCapCloseCallback)(int index);  
[cpp]  view plain  copy
 
  1. void av_setVideoCapInitCallback(fnVideoCapInitCallback callback);  
  2. void av_setVideoCapReadCallback(fnVideoCapReadCallback callback);  
  3. void av_setVideoCapCloseCallback(fnVideoCapCloseCallback callback);  

 

 

下面是實現結構體中的三個方法的具體實現：

 

[cpp]  view plain  copy
 
  1. static int mygrab_read_header(AVFormatContext *s1)  
  2. {  
  3.     struct mygrab *mygrab = s1->priv_data;  
  4.     AVStream   *st       = NULL;  
  5.     int ret = 0;  
  6.     printf("call mygrab_read_header\n");  
  7.     if(mygrab->width <= 0 || mygrab->height <= 0){  
  8.         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "video size (%d %d) is invalid\n", mygrab->width, mygrab->height);  
  9.         return -1;  
  10.     }  
  11.       
  12.     st = avformat_new_stream(s1, NULL);  
  13.     if (!st) {   
  14.         ret = AVERROR(ENOMEM);  
  15.         return -1;   
  16.     }  
  17.     printf("avpriv_set_pts_info\n");  
  18.     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */  
  19.     if(mygrab->framerate.num <= 0 || mygrab->framerate.den <= 0 ){  
  20.         av_log(s1, AV_LOG_WARNING, "not set framerate set default framerate\n");  
  21.         mygrab->framerate.num = 10;  
  22.         mygrab->framerate.den = 1;  
  23.     }  
  24.       
  25.     mygrab->time_base   = av_inv_q(mygrab->framerate);      
  26.     mygrab->time_frame  = av_gettime() / av_q2d(mygrab->time_base);  
  27.     mygrab->frame_size = mygrab->width * mygrab->height * 3/2;  
  28.     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;  
  29.     st->codec->codec_id = AV_CODEC_ID_RAWVIDEO;  
  30.     st->codec->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;//AV_PIX_FMT_RGB24;  
  31.     st->codec->width = mygrab->width;  
  32.     st->codec->height = mygrab->height;   
  33.     st->codec->time_base = mygrab->time_base;  
  34.     st->codec->bit_rate = mygrab->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;  
  35.   
  36. <span style="color:#ff6666;">   if(s_videoCapInitCallback != NULL){  
  37.         av_log(s1, AV_LOG_INFO, "video size (%d %d) frameRate:%d\n", st->codec->width, st->codec->height, mygrab->framerate.num/mygrab->framerate.den);  
  38.         s_videoCapInitCallback(0, st->codec->width, st->codec->height, mygrab->framerate.num/mygrab->framerate.den);  
  39.         return 0;  
  40.     }</span>  
  41.   
  42.     av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "video cap not call av_setVideoCapInitCallback\n");  
  43.     return -1;  
  44.       
  45. }  
  46.   
  47. static int mygrab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)  
  48. {  
  49.     struct mygrab *s = s1->priv_data;  
  50.     int64_t curtime, delay;  
  51.     /* Calculate the time of the next frame */   
  52.     s->time_frame += INT64_C(1000000);  
  53.   
  54.     /* wait based on the frame rate */  
  55.     for(;;) {  
  56.         curtime = av_gettime();  
  57.         delay = s->time_frame * s->time_base.num / s->time_base.den - curtime;  
  58.         if (delay <= 0) {  
  59.             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->time_base.num / s->time_base.den) {  
  60.                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */  
  61.                 s->time_frame += INT64_C(1000000);  
  62.             }  
  63.             break;  
  64.         }  
  65.         av_usleep(delay);  
  66.     }  
  67.     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)  return AVERROR(EIO);  
  68.       
  69.     pkt->pts = curtime;  
  70. <span style="color:#ff6666;">   if(s_videoCapReadCallback != NULL){  
  71.         s_videoCapReadCallback(0, pkt->data, pkt->size, s->width, s->height, s->framerate.num/s->framerate.den, AV_PIX_FMT_YUV420P);  
  72.         return pkt->size;  
  73.     }</span>  
  74.     av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "video cap not call av_setVideoCapReadCallback\n");  
  75.     return 0;  
  76. }  
  77.   
  78.   
  79. static int mygrab_read_close(AVFormatContext *s1)  
  80. {  
  81.     //struct mygrab *s = s1->priv_data;  
  82. <span style="color:#ff6666;">   if(s_videoCapCloseCallback != NULL){  
  83.         s_videoCapCloseCallback(0);  
  84.     }</span>  
  85.     return 0;  
  86. }  



然后我們在alldevices.c里注冊我們的自定義設備，后面我們使用設備時就可以通過名字調用到我們剛才新建mygrab.c的邏輯了，即在

[cpp]  view plain  copy
 
  1. void avdevice_register_all(void)  
  2. {  
  3.     ......  
  4.     REGISTER_INDEV   (MYGRAB,          mygrab);  
  5.     ......  
  6. }  



同理，新建myoss.c實現聲音的自定義處理采集，這樣，我們就新增加了六個接口了，為了保持接口的簡潔性，我們將六個接口合並為一個接口，即

[cpp]  view plain  copy
 
  1. void av_setVideoAudioCapCallbacks(fnVideoCapInitCallback callback1,fnVideoCapReadCallback callback2,fnVideoCapCloseCallback callback3  
  2.         ,fnAudioCapInitCallback callback4,fnAudioCapReadCallback callback5,fnAudioCapCloseCallback callback6);  





重新編譯ffmpeg就支持我們的自定義視頻采集、音頻采集功能了，非常的靈活，比如我們要使用這些功能，一般就會寫下下面幾行代碼：

[cpp]  view plain  copy
 
  1. av_setVideoAudioCapCallbacks(..,..,..,..,..,..,..); //將回調注冊進去  
  2. AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();    
  3. AVInputFormat *ifmt=av_find_input_format("mygrap");    
  4. avformat_open_input(&pFormatCtx, 0, ifmt,NULL); //打開自定義視頻設備  
  5.   
  6.   
  7. AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();    
  8. AVInputFormat *ifmt=av_find_input_format("myoss");    
  9. avformat_open_input(&pFormatCtx, 0, ifmt,NULL);//打開自定義音頻設備  





然后按照操作其它設備一樣的操作方法，第一步中設置的回調就會依次去調用了。通過上面的折騰，我們為后面的視頻的采集音頻的采集打好了基礎，並且使用時不需要再進行麻煩的編譯，專注於我們的回調的實現就好。
ffmpeg庫編好了，就要開始實現我們最主要的攝像頭采集編碼推流了，我們注意到ffmpeg中有一個比較好的參考例子，叫做muxing.c，這個文件實現了將畫面和聲音保存為一個視頻的功能，因此我們可以在這個文件的基礎上實現我們的功能，muxing.c里的畫面和聲音是通過代碼來生成的，換成從攝像頭和聲卡采集就行了，當然我們肯定不是在里面去簡單地加代碼，要不然上面這么大的折騰就沒有意義了，我們要用上上面兩個自定義的設備，然后從設備里讀數據。
做好了以上的幾個步驟，相信就可以把攝像頭的視頻和聲音保存為mp4等文件了。
這已經離發布到網絡上很近了，因此要使視頻不保存在文件中，而是發布到網絡上，只要改幾行代碼就可以了，例如以下是發布為HLS，RTMP，FILE三個方法：

[cpp]  view plain  copy
 
  1. if(type == TYPE_HLS){  
  2.         sprintf(filename, "%s\\playlist.m3u8", szPath);  
  3.         avformat_alloc_output_context2(&oc, NULL, "hls", filename);  
  4.   
  5.   
  6.     }else if(type == TYPE_RTMP){  
  7.         sprintf(filename, "%s", szPath);  
  8.         avformat_alloc_output_context2(&oc, NULL, "flv", filename);  
  9.     }else if(type == TYPE_FILE){  
  10.         sprintf(filename, "%s", szPath);  
  11.         avformat_alloc_output_context2(&oc, NULL, NULL, filename);  
  12.     }  







這樣，我們就可以把我們的直播發布到網絡中了，這里，我們再搭建一個流媒體服務器，將流推向這個服務器，比如red5,下載一個vlc或者ffplay就可以用來播放它了，這樣一個完整的直播系統就編碼實現好了，並且直播中的畫面是任由我們發揮的，不光是攝像頭畫面，看想象力了。

以下是用MFC作出的一個攝像頭采集直播Demo，電腦瀏覽器通過web測試頁，手機PAD通過VLC等播放器就可以實時地查看，值得一提的是，web測試頁中的延時比較小，如果用播放器來播放延時比較大，這是因為web測試頁中的flash將rtmp的緩存設置成最小，而第三方播放器播放有一個緩存，而且相對比較大。

另外，Demo中攝像頭采集是用的opencv，這是由於opencv對圖像這一塊處理比較方便，可以很方便地在圖像中增加文字，反轉，變換等。
以上所述的所有源碼，可以在我的個人網站http://www.creater.net.cn/softwaredesign.html中獲取

 

from:https://blog.csdn.net/ce6581281/article/details/62898445


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