【秒懂音視頻開發】04_Windows開發環境搭建

FFmpeg

為什么選擇FFmpeg？

每個主流平台基本都有自己的音視頻開發庫（API），用以處理音視頻數據，比如：

• iOS：AVFoundation、AudioUnit等
• Android：MediaPlayer、MediaCodec等
• Windows：DirectShow等
• ...

為了讓所有平台的開發者都能夠學習到音視頻開發的通用技術，本教程主要講解跨平台的音視頻開發庫FFmpeg。其實只要你掌握了FFmpeg，也可以很快上手其他音視頻開發庫，因為底層原理都是一樣的，你最終操作的都是一樣的數據，比如MP3、MP4文件。

簡介

FFmpeg的名字由FF和mpeg組成。

• FF是Fast Forward（譯為：快進、快速前進）的簡稱
• mpeg來源於Moving Picture Experts Group（簡稱：MPEG，譯為：動態影像專家小組）
  • MPEG是源自ISO與IEC等國際組織的工作小組
  • MPEG的其中一項工作是：制定音視頻相關的標准（比如壓縮標准）

有很多知名項目都采用了FFmpeg，比如：

• Google Chrome：瀏覽器
• Firefox：瀏覽器
• VLC：跨平台播放器
• MPlayer
• ijkplayer：bilibili團隊開發的Android/iOS播放器框架
• Perian：Apple公司的QuickTime組件

下載

網上已經有編譯好的FFmpeg，目前最新的Release版本是4.3.2，可以直接下載到項目中進行開發使用。

• Windows版本下載：ffmpeg-4.3.2-2021-02-27-full_build-shared.7z
• 源碼下載：ffmpeg-4.3.2.tar.xz
  • 網上編譯好的FFmpeg一般是完整版，體積比較大
  • 日后我們可以根據實際需要，對FFmpeg的源碼進行裁剪后再進行重新編譯

解壓ffmpeg-4.3.2-2021-02-27-full_build-shared.7z文件后，目錄結構如下所示：

• bin
  • 有編譯好的可執行程序：ffmpeg.exe、ffplay.exe、ffprobe.exe，可以直接在命令行上使用，比如
    • ffplay xx.mp4：可以直接播放某個視頻
    • ffmpeg -version：可以查看FFmpeg的版本號
  • 有運行時需要用到的動態庫文件（*.dll）
• doc：FFmpeg的使用文檔
• include：開發時需要包含的頭文件
• lib：鏈接時需要用到的庫文件

Qt

如果要想開發一個播放器，肯定得編寫界面，同樣為了保證跨平台開發，這里采用的GUI庫是Qt，官方的開發工具QtCreator是跨平台的（支持Windows、Mac、Linux）。Qt開發采用的編程語言是C++。

下載

本教程中選擇5.14.2版本（從5.15版本開始是收費版本）。

• 下載地址：https://download.qt.io/archive/qt/5.14/5.14.2/
• Windows系統選擇下載：qt-opensource-windows-x86-5.14.2.exe

安裝

需要先注冊，再進行登錄。

勾選MinGW 64bit編譯器（我電腦的系統是64bit）。

如果后期想閱讀Qt源碼，就選擇勾選Qt源碼。

默認已經勾選了QtCreator。

解決控制台中文亂碼

工具 -> 選項。

文本編輯器 -> 行為 -> 文本編碼 -> 默認編碼。

開發初探

第一個Qt項目

打開QtCreator，文件 -> 新建文件或項目。

Application -> Qt Widgets Application。

設置項目名稱和項目的存放路徑。

QtCreator默認會創建一個MainWindow類（主窗口）。

勾選MinGW編譯器。

雙擊打開mainwindow.ui文件，可以往右邊的主窗口中添加一些界面元素（比如按鈕）。

點擊左下角的運行按鈕（綠色三角形），即可看到一個窗口界面，這個就是QtCreator默認創建的主窗口（MainWindow對象）。

消除警告

每次運行Qt程序，你的控制台可能都會出現以下警告信息：QT_DEVICE_PIXEL_RATIO已經過期。

Warning: QT_DEVICE_PIXEL_RATIO is deprecated. Instead use:
   QT_AUTO_SCREEN_SCALE_FACTOR to enable platform plugin controlled per-screen factors.
   QT_SCREEN_SCALE_FACTORS to set per-screen DPI.
   QT_SCALE_FACTOR to set the application global scale factor.

解決方案：設置環境變量QT_SCALE_FACTOR為1即可。

#include "mainwindow.h"

#include <QApplication>

// 導入頭文件【也可以不導入，因為<QApplication>中已經包含了<QByteArray>】
// #include <QByteArray>

int main(int argc, char *argv[]) {
    // 通過qputenv函數設置QT_SCALE_FACTOR為1
    qputenv("QT_SCALE_FACTOR", QByteArray("1"));

    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}

集成FFmpeg到Qt項目中

在Windows中，我們最終是通過調用FFmpeg動態庫（dll）中的函數來操作音視頻數據，使用dll的其中一種方式是需要用到3種文件：

• .h：頭文件（Header File）
  • 包含了函數的聲明
  • 通過#include去導入相應的頭文件
• .dll：動態鏈接庫（Dynamic Link Library）
  • 包含了函數的具體實現代碼
  • Windows程序會在運行過程中，動態調用dll中的函數
• .lib或.dll.a：（動態鏈接庫的）導入庫（Import Library）
  • .lib：用於MSVC編譯器中
  • .dll.a：用於MinGW編譯器中
  • 包含了dll中函數的入口，用於輔助找到並調用dll中的函數
  • 最終需要鏈接到Windows程序中（比如合並到exe文件中）

值得一提的是，在Windows中，靜態鏈接庫（Static Link Library）的擴展名也是.lib、.dll.a。靜態鏈接庫和導入庫的區別是：

• 靜態鏈接庫：包含了函數的具體實現代碼
• 導入庫：不包含函數的具體實現代碼（函數的具體實現代碼存儲在dll中）

修改.pro文件

# 設置頭文件的目錄，以便編譯器能夠找到頭文件
INCLUDEPATH += %FFMPEG_HOME%/include

# 設置導入庫的目錄和需要鏈接的導入庫
LIBS += -L%FFMPEG_HOME%/lib \
        -lavcodec \
        -lavdevice \
        -lavfilter \
        -lavformat \
        -lavutil \
        -lpostproc \
        -lswscale \
        -lswresample

• #號后面的內容是注釋
• %FFMPEG_HOME%表示ffmpeg-4.3.2-2021-02-27-full_build-shared.7z解壓后的目錄
  • 需要根據你的實際情況修改為真實的路徑
• -L：設置導入庫的目錄，以便編譯器能夠找到導入庫
• -l：設置需要鏈接的導入庫名稱
  • 導入庫名稱需要去掉文件名前面的lib，比如libavcodec.dll.a就寫成avcodec

調用函數

在main.cpp中調用av_version_info函數，獲取FFmpeg的版本信息。

#include "mainwindow.h"

#include <QApplication>

// 為了使用qDebug函數
#include <QDebug>

// FFmpeg是C語言庫
// 有了extern "C"，才能在C++中導入C語言函數
extern "C" {
#include <libavcodec/avcodec.h>
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    // 打印版本信息
    qDebug() << av_version_info();
    
    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}

拷貝dll文件

Qt程序編譯成功后，會生成一個exe文件

• exe是Windows中的一種可執行文件
• 我們編寫的程序代碼最終都存在了exe文件中

為了保證exe在運行時能成功調用FFmpeg的函數，那么就得讓exe能夠找到FFmpeg的dll文件（動態庫文件）。可以將%FFMPEG_HOME%/bin目錄中的所有dll文件拷貝到exe文件所在的目錄中，exe在運行的時候，能自動找到跟它同一目錄下的dll文件。

可以通過查看構建目錄得知exe文件所在的目錄。

運行程序后，如果能在控制台看到4.3.2字樣的輸出信息，說明FFmpeg已經集成成功。

dll的搜索順序

exe在尋找dll文件時，大概按照以下優先級順序去查找（這里只列出了大概的搜索路徑，並沒有寫全）：

1. exe所在的目錄

2. Windows的System目錄

   • C:/Windows/System
   • C:/Windows/System32

3. Windows目錄

   • C:/Windows

4. 環境變量Path中的路徑

   • 所以可以考慮將%FFMPEG_HOME%/bin目錄配置到Path變量中
   • 置於如何配置Windows的環境變量Path，這是基本開發常識了，就不再講解了

第1種方式需要在每一個Qt程序中都拷貝一份FFmpeg的dll文件，第2~4種方式可以讓多個Qt程序共用同一份FFmpeg的dll文件。

.pro文件

.pro文件是Qt項目的主配置文件。

# 包含了core、gui兩個模塊
QT       += core gui

# 高於4版本，就包含widgets模塊
greaterThan(QT_MAJOR_VERSION, 4): QT += widgets

# 源代碼
SOURCES += \
    main.cpp \
    mainwindow.cpp

# 頭文件
HEADERS += \
    mainwindow.h

# ui文件
FORMS += \
    mainwindow.ui

常用快捷鍵

• 字體縮放：Ctrl + 鼠標滾輪
• 幫助文檔：F1
• 注釋：Ctrl + /
• 同名的.h、.cpp文件之間切換：F4