音視頻新手項目-B站本地電影直播（FFmpeg+QT）
1 項目簡介和效果展示
1.1 項目簡介
項目需求：以直播的方式循環(huán)播放一個本地視頻。
開發(fā)環(huán)境：FFmpeg6.0 + QT5.15.2 (QT只是作為IDE工具使用，不涉及QT UI界面)
原始的項目路徑：https://github.com/juniorxsound/libav-RTMP-Streaming.git
注：我這里講解的項目源碼是老廖已經(jīng)修改過的，GitHub上原有的代碼在ffmpeg6.0會報錯。
1.2 效果展示
項目效果演示：可以推到自己的流媒體服務(wù)器，也可以推送到B站直播間
1.2.1 推送到自己的流媒體服務(wù)器
推送到自己流媒體和拉流效果（左邊是推流窗口，右邊是拉流窗口）
1.2.2 推送到B站直播間
2 項目框圖
難點：
- 能自己畫出框架圖（不少同學(xué)在學(xué)技術(shù)的時候沒法先把項目的框架圖整理出來）；
- 如何按正常播放速度推送本地文件；
- 解復(fù)用 ->復(fù)用的時間轉(zhuǎn)換。
后續(xù)可以考慮的擴展：
- 支持任意格式文件的推流（目前這個程序需要本地文件的視頻/音頻編碼格式符合FLV的要求），如果需要支持任意格式，需要考慮對音頻/視頻進行解碼后再編碼；
- 添加文字水印或者圖片水印，此時就必須 重新編碼。
3 項目源碼剖析
我們先分析整體的源碼邏輯，然后再剖析具體函數(shù)的實現(xiàn)
3.1 源碼框架圖
Streamer： C++類，封裝本地文件以RTMP協(xié)議推送到流媒體服務(wù)器
3.2 main函數(shù)入口
main函數(shù)要傳入本地文件路徑以及rtmp推流地址，比如用QT運行該程序時：
完整的main函數(shù)如下所示：
int main(int argc, char *argv[])
{
int ret = 0;
std::cout << std::endl
<< "Welcome to RTMP streamer " << std::endl
<< "Written by @juniorxsound <https://orfleisher.com>" << std::endl
<< std::endl;
//檢測參數(shù)輸入情況
if(argc != 3)
{
printf("please input video_file_name rtmp_server_address\n");
}
// 獲取本地文件路徑
char *video_file_name = argv[1];
// 獲取rtmp推流地址
char *rtmp_server_address = argv[2];
// 構(gòu)造一個推流實例
Streamer streamer(video_file_name, rtmp_server_address);
// Streamer streamer("F://0voice//linux_ke//35-demux-decode//time.flv", "rtmp://114.215.169.66/live/darren");
//初始化 解析本地文件媒體信息 創(chuàng)建輸出流信息
if(streamer.Init() < 0)
{
printf("Streamer Init failed\n");
return -1;
}
//開始推流 和流媒體服務(wù)器交互 讀取本地文件的包 按正常播放速度控制讀取進度 按推流要求轉(zhuǎn)換時間基 發(fā)送給流媒體服務(wù)器
ret = streamer.Stream();
#if 0
//如果需要循環(huán)播放，可以按照以下流程進行
int loop_count = 0;
while(true) {
printf("loop cout -> %d\n", ++loop_count); //打印循環(huán)播放次數(shù)
ret = streamer.Init();
if(ret < 0)
{
printf("Streamer Init failed\n");
break;
}
ret = streamer.Stream();
if(ret < 0) {
printf("Streamer Stream failed\n");
break;
}
}
#endif
return ret;
}
3.3 Streamer::Init()初始化函數(shù)
該函數(shù)主要 解析本地文件和創(chuàng)建輸出流信息。
int Streamer::Init()
{
int ret = 0;
// 初始化網(wǎng)絡(luò) , 默認狀態(tài)下, FFmpeg是不允許聯(lián)網(wǎng)的 , 必須調(diào)用該函數(shù) , 初始化網(wǎng)絡(luò)后FFmpeg才能進行聯(lián)網(wǎng)
ret = avformat_network_init();
if(ret < 0)
{
printf("avformat_network_init failed\n");
return ret;
}
if(!video_file_name_)
{ //檢測本地文件名是否為空
printf("video_file_name is null\n");
return -1;
}
if(!rtmp_server_address_)
{ //檢測rtmp地址是否為空
printf("rtmp_server_address is null\n");
return -1;
}
//解析本地文件媒體信息 并獲取視頻流index
ret = setupInput(video_file_name_); //打開本地文件
if (ret < 0)
{
printf("setupInput failed\n");
return ret;
}
// 創(chuàng)建輸出流信息 對應(yīng)的編碼信息來自于 本地文件媒體信息
ret = setupOutput(rtmp_server_address_); //創(chuàng)建輸出信息
if (ret < 0)
{
printf("setupOutput failed\n");
return ret;
}
return 0;
}
3.3.1 Streamer::setupInput()解析本地文件函數(shù)
這里之所以獲取video index，目的是用來判斷讀取本地文件的packet是否為視頻包，需要根據(jù)視頻包的時間戳控制推流速度。
int Streamer::setupInput(const char *video_file_name)
{
int ret = 0;
// 解析本地文件媒體信息
ret = avformat_open_input(&ifmt_ctx_, video_file_name, NULL, NULL);
if (ret < 0)
{
printf("Could not open input file.");
return -1;
}
ret = avformat_find_stream_info(ifmt_ctx_, NULL);
if (ret < 0)
{
printf("Failed to retrieve input stream information");
return -1;
}
// 獲取視頻流video_index
for (uint32_t i = 0; i < ifmt_ctx_->nb_streams; i++)
{
if (ifmt_ctx_->streams[i]->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO)
{
video_index_ = i; //找到視頻索引的目的是為了在推流時按正常播放速率推送
break;
}
}
av_dump_format(ifmt_ctx_, 0, video_file_name, 0);
return 0;
}
3.3.2 Streamer::setupOutput()創(chuàng)建輸出流信息函數(shù)
int Streamer::setupOutput(const char *_rtmp_server_address)
{
int ret = 0;
ret = avformat_alloc_output_context2(&ofmt_ctx_, NULL, "flv", _rtmp_server_address); //RTMP
if (ret < 0)
{
printf("Could not create output context\n");
return -1;
}
ofmt_ = (AVOutputFormat *)ofmt_ctx_->oformat;
for (uint32_t i = 0; i < ifmt_ctx_->nb_streams; i++)
{
//Create output AVStream according to input AVStream
AVStream *in_stream = ifmt_ctx_->streams[i];
// 創(chuàng)建輸出流信息
AVStream *out_stream = avformat_new_stream(ofmt_ctx_, NULL);
if (!out_stream)
{
printf("Failed allocating output stream\n");
return -1;
}
//對應(yīng)的編碼信息來自于本地文件媒體信息 Copy the settings of AVCodecParameters
ret = avcodec_parameters_copy(out_stream->codecpar, in_stream->codecpar);
if (ret < 0)
{
printf("Failed to copy parameters from input to output stream codec parameters\n");
return -1;
}
out_stream->codecpar->codec_tag = 0;
}
av_dump_format(ofmt_ctx_, 0, _rtmp_server_address, 1);
return 0;
}
3.4 Streamer::Stream()推流函數(shù)
這里重點在于時間基的轉(zhuǎn)換，需要將輸入流的時間基轉(zhuǎn)成輸出流的時間基：
in_stream = ifmt_ctx_->streams[pkt_->stream_index];
out_stream = ofmt_ctx_->streams[pkt_->stream_index];
pkt_->pts = av_rescale_q_rnd(pkt_->pts, in_stream->time_base, out_stream->time_base, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_PASS_MINMAX));
pkt_->dts = av_rescale_q_rnd(pkt_->dts, in_stream->time_base, out_stream->time_base, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_PASS_MINMAX));
pkt_->duration = av_rescale_q(pkt_->duration, in_stream->time_base, out_stream->time_base);
難點在于推流速度的控制，需要以正常播放速度控制推流速度
//控制讀取進度
if (pkt_->stream_index == video_index_)
{
AVRational time_base = ifmt_ctx_->streams[video_index_]->time_base; //獲取本地文件視頻流的時間基
AVRational time_base_q = {1, AV_TIME_BASE};
// 這里存在bug的可能，因為不是所有文件的音視頻流都是從0開始的，更正確的做法是要減去 ifmt_ctx_->start_time，但要判斷其是不是AV_NOPTS_VALUE
// 但不做處理大部分的視頻文件也是沒有問題的
int64_t pts_time = av_rescale_q(pkt_->dts, time_base, time_base_q); //將dts轉(zhuǎn)成微妙(us)的單位
int64_t now_time = av_gettime() - start_time_; //計算 開始推流時間 到當前時間 經(jīng)過的時間
if (pts_time > now_time) //如果要推送的 數(shù)據(jù) 快于 正常播放時間 則休眠
av_usleep(pts_time - now_time);
if(now_time - print_last_time > print_interval) {
printf("play time: %0.3fs\n", now_time/1000000.0); //轉(zhuǎn)成秒的單位
print_last_time = now_time;
}
}
完整的Stream()函數(shù)代碼：
int Streamer::Stream()
{
int ret = 0;
//Open output URL
if (!(ofmt_->flags & AVFMT_NOFILE))
{
ret = avio_open(&ofmt_ctx_->pb, rtmp_server_address_, AVIO_FLAG_WRITE);
if (ret < 0)
{
printf("Could not open output URL '%s'", rtmp_server_address_);
return -1;
}
}
//和流媒體服務(wù)器交互 Write file header
ret = avformat_write_header(ofmt_ctx_, NULL);
if (ret < 0)
{
printf("Error occurred when opening output URL\n");
return -1;
}
pkt_ = av_packet_alloc();
start_time_ = av_gettime(); //這個單位是us
int64_t print_interval = 2*1000*1000; //單位是us，2*1000*1000us = 2*1000ms = 2s
int64_t print_last_time = 0;
while (1)
{
AVStream *in_stream, *out_stream;
//讀取本地文件的包
ret = av_read_frame(ifmt_ctx_, pkt_);
if (ret < 0) {
printf("av_read_frame have error or end of file\n");
break;
}
if (pkt_->pts == AV_NOPTS_VALUE)
{
//Write PTS
AVRational time_base1 = ifmt_ctx_->streams[video_index_]->time_base;
//Duration between 2 frames (us)
int64_t calc_duration = (double)AV_TIME_BASE / av_q2d(ifmt_ctx_->streams[video_index_]->r_frame_rate);
//Parameters
pkt_->pts = (double)(frame_index_ * calc_duration) / (double)(av_q2d(time_base1) * AV_TIME_BASE);
pkt_->dts = pkt_->pts;
pkt_->duration = (double)calc_duration / (double)(av_q2d(time_base1) * AV_TIME_BASE);
}
//控制讀取進度
if (pkt_->stream_index == video_index_)
{
AVRational time_base = ifmt_ctx_->streams[video_index_]->time_base;
AVRational time_base_q = {1, AV_TIME_BASE};
int64_t pts_time = av_rescale_q(pkt_->dts, time_base, time_base_q);
int64_t now_time = av_gettime() - start_time_;
if (pts_time > now_time)
av_usleep(pts_time - now_time);
if(now_time - print_last_time > print_interval) {
printf("play time: %0.3fs\n", now_time/1000000.0); //轉(zhuǎn)成秒的單位
print_last_time = now_time;
}
}
//按推流要求轉(zhuǎn)換時間基
in_stream = ifmt_ctx_->streams[pkt_->stream_index];
out_stream = ofmt_ctx_->streams[pkt_->stream_index];
pkt_->pts = av_rescale_q_rnd(pkt_->pts, in_stream->time_base, out_stream->time_base, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_PASS_MINMAX));
pkt_->dts = av_rescale_q_rnd(pkt_->dts, in_stream->time_base, out_stream->time_base, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_PASS_MINMAX));
pkt_->duration = av_rescale_q(pkt_->duration, in_stream->time_base, out_stream->time_base);
pkt_->pos = -1;
if (pkt_->stream_index == video_index_)
{
frame_index_++;
}
ret = av_write_frame(ofmt_ctx_, pkt_);
// ret = av_interleaved_write_frame(ofmt_ctx_, pkt_);
if (ret < 0)
{
printf("Error muxing packet\n");
break;
}
}
//Write file trailer
av_write_trailer(ofmt_ctx_);
avformat_close_input(&ifmt_ctx_);
if (ofmt_ctx_ && !(ofmt_->flags & AVFMT_NOFILE))
avio_close(ofmt_ctx_->pb);
av_packet_free(&pkt_);
avformat_free_context(ofmt_ctx_);
if (ret < 0 && ret != AVERROR_EOF)
{
printf("Error occurred.\n");
return -1;
}
return 0;
}
4 項目展望
該項目的目的是掌握解復(fù)用/復(fù)用/時間基轉(zhuǎn)換，以及如何控制推流速度，但這個項目還不足以支撐找工作，切記。
PS: 后續(xù)可以考慮增加文字水印或者圖片水印，這樣你的直播影院更有標識度。
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