Qt音视频开发之通用监控布局控件的实现

2023-01-13 18:01

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一、前言

自从做监控系统以来，就一直有打算将这个功能独立出来一个类，这样的话很多系统用到此类布局切换，通用这个类就行，而且后期此布局会增加其他异形布局，甚至按照16:9之类的比例生成布局，之前此功能直接写在功能界面UI类中，不方便拓展，好多个系统用到此功能，一旦增加了64布局、128通道布局等，都需要做对应更改，烦不胜烦，所以务必将此功能彻底剥离出来，为后面的256通道、异形布局、自定义布局打基础。

通道切换在监控系统中是最基础的必备功能，一般都会提供1通道、4通道、6通道、8通道、9通道、16通道这几个通道切换，可能做得比较好的还会提供24通道、32通道、64通道的，这个可能对电脑的配置就有一定要求了，一般来说，超过9个通道实时显示视频流，基本上会采用子码流来显示，如果都采用主码流，电脑压力非常巨大，CPU占用很高，内存也高，不过现在的电脑配置越来越高，基本上四千多块钱的台式机，配置已经非常好了，显示个16个通道的实时视频毫无压力。

Qt中的布局非常好用，尤其是QGridLayout表格布局，可以指定行列放置控件，而且还可以设置每个控件占用几行几列，这样就可以完美的实现各种通道布局了。比如6通道，可以设置通道1占用两行两列，其他通道各站一行一列即可，当切换布局的时候，其他隐藏即可。

主要功能：

将所有通道切换处理全部集中到一个类。
通用整数倍数布局切换函数，可方便拓展到100、255通道等。
通用异形布局切换函数，可以参考进行自定义异形布局。
通道布局切换发出信号通知。
可控每种布局切换菜单是否启用。
支持自定义子菜单布局内容。
支持设置对应的菜单标识比如默认的通道字样改成设备。

本控件开源，开源地址https://gitee.com/feiyangqingyun/QWidgetDemo/tree/master/video/videobox

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

void VideoBox::change_video_normal(int index, int flag)
{
    //首先隐藏所有通道
    hide_video_all();
    int size = 0;
    int row = 0;
    int column = 0;

    //行列数一致的比如 2*2 3*4 4*4 5*5 等可以直接套用通用的公式
    //按照这个函数还可以非常容易的拓展出 10*10 16*16=256 通道界面
    for (int i = 0; i < videoCount; ++i) {
        if (i >= index) {
            //添加到对应布局并设置可见
            gridLayout->addWidget(widgets.at(i), row, column);
            widgets.at(i)->setVisible(true);

            size++;
            column++;
            if (column == flag) {
                row++;
                column = 0;
            }
        }

        if (size == (flag * flag)) {
            break;
        }
    }
}

void VideoBox::change_video_custom(int index, int type)
{
    //从开始索引开始往后衍生多少个通道
    QList<int> indexs;
    for (int i = index; i < (index + type); ++i) {
        indexs << i;
    }

    if (type == 6) {
        change_video_6(indexs);
    } else if (type == 8) {
        change_video_8(indexs);
    } else if (type == 13) {
        change_video_13(indexs);
    }
}

void VideoBox::change_video_6(const QList<int> &indexs)
{
    //过滤防止索引越界
    if (indexs.size() < 6) {
        return;
    }

    //首先隐藏所有通道
    hide_video_all();
    //挨个重新添加到布局
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(0)), 0, 0, 2, 2);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(1)), 0, 2, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(2)), 1, 2, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(3)), 2, 2, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(4)), 2, 1, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(5)), 2, 0, 1, 1);
    //设置通道控件可见
    for (int i = indexs.first(); i <= indexs.last(); ++i) {
        widgets.at(i)->setVisible(true);
    }
}

void VideoBox::change_video_8(const QList<int> &indexs)
{
    //过滤防止索引越界
    if (indexs.size() < 8) {
        return;
    }

    //首先隐藏所有通道
    hide_video_all();
    //挨个重新添加到布局
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(0)), 0, 0, 3, 3);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(1)), 0, 3, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(2)), 1, 3, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(3)), 2, 3, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(4)), 3, 3, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(5)), 3, 2, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(6)), 3, 1, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(7)), 3, 0, 1, 1);
    //设置通道控件可见
    for (int i = indexs.first(); i <= indexs.last(); ++i) {
        widgets.at(i)->setVisible(true);
    }
}

void VideoBox::change_video_13(const QList<int> &indexs)
{
    //过滤防止索引越界
    if (indexs.size() < 13) {
        return;
    }

    //首先隐藏所有通道
    hide_video_all();
    //挨个重新添加到布局
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(0)), 0, 0, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(1)), 0, 1, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(2)), 0, 2, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(3)), 0, 3, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(4)), 1, 0, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(5)), 2, 0, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(6)), 1, 1, 2, 2);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(7)), 1, 3, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(8)), 2, 3, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(9)), 3, 0, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(10)), 3, 1, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(11)), 3, 2, 1, 1);
    gridLayout->addWidget(widgets.at(indexs.at(12)), 3, 3, 1, 1);
    //设置通道控件可见
    for (int i = indexs.first(); i <= indexs.last(); ++i) {
        widgets.at(i)->setVisible(true);
    }
}

void VideoBox::change_video_1(int index)
{
    //首先隐藏所有通道
    hide_video_all();
    //添加通道到布局
    gridLayout->addWidget(widgets.at(index), 0, 0);
    //设置可见
    widgets.at(index)->setVisible(true);
}

void VideoBox::change_video_4(int index)
{
    change_video_normal(index, 2);
}

void VideoBox::change_video_6(int index)
{
    change_video_custom(index, 6);
}

void VideoBox::change_video_8(int index)
{
    change_video_custom(index, 8);
}

void VideoBox::change_video_9(int index)
{
    change_video_normal(index, 3);
}

void VideoBox::change_video_13(int index)
{
    change_video_custom(index, 13);
}

void VideoBox::change_video_16(int index)
{
    change_video_normal(index, 4);
}

void VideoBox::change_video_25(int index)
{
    change_video_normal(index, 5);
}

void VideoBox::change_video_36(int index)
{
    change_video_normal(index, 6);
}

void VideoBox::change_video_64(int index)
{
    change_video_normal(index, 8);
}

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）。

5.4 内核ffmpeg

支持各种音视频文件、本地摄像头设备，各种视频流网络流。
支持开始播放、暂停播放、继续播放、停止播放、设置播放进度、倍速播放。
可设置音量、静音切换、抓拍图片、录像存储。
自动提取专辑信息比如标题、艺术家、专辑、专辑封面，自动显示专辑封面。
完美支持音视频同步和倍速播放。
解码策略支持速度优先、质量优先、均衡处理、最快速度。
支持手机视频旋转角度显示，比如一般手机拍摄的视频是旋转了90度的，解码显示的时候需要重新旋转90度才是正的。
自动转换yuv420格式，比如本地摄像头是yuyv422格式，有些视频文件是xx格式，统一将非yuv420格式转换，然后再进行处理。
支持硬解码dxva2、d3d11va等，性能极高尤其是大分辨率比如4K视频。
视频响应极低延迟0.2s左右，极速响应打开视频流0.5s左右，专门做了优化处理。
硬解码和GPU绘制组合，极低CPU占用，比海康大华等客户端更优。
支持视频流中的各种音频格式，AAC、PCM、G.726、G.711A、G.711Mu、G.711ulaw、G.711alaw、MP2L2等都支持，推荐选择AAC兼容性跨平台性最好。
视频存储支持yuv、h264、mp4多种格式，音频存储支持pcm、wav、aac多种格式。默认视频mp4格式、音频aac格式。
支持分开存储音频视频文件，也支持合并到一个mp4文件，默认策略是无论何种音视频文件格式存储，最终都转成mp4及aac格式，然后合并成音视频一起的mp4文件。
支持本地摄像头实时视频显示带音频输入输出，音视频录制合并到一个mp4文件。
支持H264/H265编码（现在越来越多的监控摄像头是H265视频流格式）生成视频文件，内部自动识别切换编码格式。
自动识别视频流动态分辨率改动，重新打开视频流。
支持用户信息中包含特殊字符（比如用户信息中包含+#@等字符）的视频流播放，内置解析转义处理。
纯qt+ffmpeg解码，非sdl等第三方绘制播放依赖，gpu绘制采用qopenglwidget，音频播放采用qaudiooutput。
同时支持ffmpeg2、ffmpeg3、ffmpeg4、ffmpeg5版本，全部做了兼容处理。如果需要支持xp需要选用ffmpeg3及以下。