Qt fmpeg保存裸流怎么實現

# Qt ffmpeg保存裸流怎么實現

## 前言

在音視頻處理領域，裸流（Raw Stream）是指未經封裝格式（如MP4、AVI等）包裹的原始音視頻數據。使用Qt結合FFmpeg保存裸流是許多音視頻開發者的常見需求，本文將深入探討這一技術實現方案。

## 一、環境準備

### 1.1 開發工具和庫

- **Qt版本**：建議使用Qt 5.15或更高版本
- **FFmpeg版本**：推薦使用4.x及以上穩定版本
- **開發環境**：
  - Windows: MSVC或MinGW
  - Linux: GCC
  - macOS: Clang

### 1.2 項目配置

在Qt項目文件(.pro)中添加FFmpeg庫引用：

```qmake
# FFmpeg庫路徑配置（示例）
win32 {
    INCLUDEPATH += $$PWD/ffmpeg/include
    LIBS += -L$$PWD/ffmpeg/lib -lavcodec -lavformat -lavutil -lswscale
}

linux {
    LIBS += -lavcodec -lavformat -lavutil -lswscale
}

二、FFmpeg基礎概念

2.1 關鍵數據結構

2.2 裸流文件特點

1. 無容器格式：直接存儲原始編碼數據
2. 常見擴展名：
   • 視頻：.h264, .hevc, .yuv
   • 音頻：.pcm, .aac
3. 無法直接播放：需要指定編碼參數才能正確解析

三、核心實現流程

3.1 初始化FFmpeg

// 注冊所有編解碼器
av_register_all();

// 初始化網絡模塊（如需）
avformat_network_init();

3.2 打開輸入源

AVFormatContext* inputContext = nullptr;
if (avformat_open_input(&inputContext, inputFile, nullptr, nullptr) != 0) {
    qDebug() << "無法打開輸入文件";
    return;
}

// 獲取流信息
if (avformat_find_stream_info(inputContext, nullptr) < 0) {
    qDebug() << "無法獲取流信息";
    return;
}

3.3 查找視頻/音頻流

int videoStreamIndex = -1;
for (int i = 0; i < inputContext->nb_streams; i++) {
    if (inputContext->streams[i]->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
        videoStreamIndex = i;
        break;
    }
}

3.4 創建輸出文件

FILE* outputFile = fopen(outputFileName, "wb");
if (!outputFile) {
    qDebug() << "無法創建輸出文件";
    return;
}

四、裸流保存實現

4.1 視頻裸流保存

H.264/H.265裸流保存

AVPacket packet;
while (av_read_frame(inputContext, &packet) >= 0) {
    if (packet.stream_index == videoStreamIndex) {
        // 寫入裸流數據（不含時間戳等信息）
        fwrite(packet.data, 1, packet.size, outputFile);
    }
    av_packet_unref(&packet);
}

YUV裸流保存

// 需要先解碼為YUV格式
AVFrame* frame = av_frame_alloc();
SwsContext* swsCtx = sws_getContext(/* 轉換參數 */);

while (/* 讀取幀 */) {
    // 解碼和轉換處理...
    fwrite(frame->data[0], 1, width*height, outputFile);     // Y分量
    fwrite(frame->data[1], 1, width*height/4, outputFile);   // U分量
    fwrite(frame->data[2], 1, width*height/4, outputFile);   // V分量
}

4.2 音頻裸流保存

PCM裸流保存

// 需要先解碼為PCM
AVFrame* frame = av_frame_alloc();
while (/* 讀取幀 */) {
    // 解碼處理...
    fwrite(frame->data[0], 1, frame->nb_samples * av_get_bytes_per_sample(codecContext->sample_fmt), outputFile);
}

AAC裸流保存

// 直接保存AAC裸流（ADTS頭可選）
while (av_read_frame(inputContext, &packet) >= 0) {
    if (packet.stream_index == audioStreamIndex) {
        // 可選：添加ADTS頭
        // add_adts_header(packet.data, packet.size, ...);
        fwrite(packet.data, 1, packet.size, outputFile);
    }
    av_packet_unref(&packet);
}

五、Qt集成實現

5.1 封裝為QIODevice

class FFmpegOutputDevice : public QIODevice {
    Q_OBJECT
public:
    explicit FFmpegOutputDevice(QObject* parent = nullptr)
        : QIODevice(parent) {}
    
protected:
    qint64 writeData(const char* data, qint64 maxSize) override {
        return fwrite(data, 1, maxSize, outputFile);
    }
    
private:
    FILE* outputFile = nullptr;
};

5.2 多線程處理

建議使用Qt的線程模型：

class VideoSaver : public QObject {
    Q_OBJECT
public slots:
    void saveVideoStream(const QString& inputPath, const QString& outputPath) {
        // 實現保存邏輯...
        emit finished();
    }
signals:
    void finished();
    void error(const QString& msg);
};

// 使用方式
QThread* thread = new QThread;
VideoSaver* saver = new VideoSaver;
saver->moveToThread(thread);
connect(thread, &QThread::started, [=]() {
    saver->saveVideoStream(input, output);
});
thread->start();

六、性能優化技巧

6.1 緩沖區設置

// 設置自定義IO緩沖區
const int bufferSize = 1024 * 1024; // 1MB
unsigned char* ioBuffer = (unsigned char*)av_malloc(bufferSize);
AVIOContext* avioCtx = avio_alloc_context(ioBuffer, bufferSize, 1, nullptr, nullptr, custom_write, nullptr);

6.2 零拷貝優化

// 使用AVFrame的引用計數避免內存拷貝
AVFrame* refFrame = av_frame_clone(srcFrame);
// 處理完成后只需解除引用
av_frame_unref(refFrame);

6.3 異步IO

// 使用Qt的異步文件操作
QFile file(outputPath);
if (file.open(QIODevice::WriteOnly | QIODevice::Unbuffered)) {
    file.write((const char*)packet.data, packet.size);
}

七、常見問題解決

7.1 時間戳處理問題

裸流通常不需要時間戳，但如需保持同步：

// 記錄PTS/DTS
int64_t pts = packet.pts;
int64_t dts = packet.dts;
// 寫入自定義頭部信息

7.2 內存泄漏排查

使用Valgrind或Qt自帶工具檢查：

valgrind --leak-check=full ./your_qt_app

7.3 跨平臺兼容性

處理路徑差異：

QString nativePath = QDir::toNativeSeparators(outputPath);
std::string utf8Path = nativePath.toUtf8().constData();

八、完整示例代碼

// 視頻裸流保存完整示例
bool saveRawVideoStream(const QString& inputPath, const QString& outputPath) {
    // 初始化
    av_register_all();
    
    // 打開輸入
    AVFormatContext* inputCtx = nullptr;
    if (avformat_open_input(&inputCtx, inputPath.toUtf8().constData(), nullptr, nullptr) != 0) {
        qWarning() << "打開輸入失敗";
        return false;
    }
    
    // 查找視頻流
    int videoStream = -1;
    for (unsigned int i = 0; i < inputCtx->nb_streams; i++) {
        if (inputCtx->streams[i]->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
            videoStream = i;
            break;
        }
    }
    
    // 打開輸出文件
    QFile outputFile(outputPath);
    if (!outputFile.open(QIODevice::WriteOnly)) {
        qWarning() << "創建輸出文件失敗";
        avformat_close_input(&inputCtx);
        return false;
    }
    
    // 讀取并保存數據包
    AVPacket packet;
    while (av_read_frame(inputCtx, &packet) >= 0) {
        if (packet.stream_index == videoStream) {
            outputFile.write((const char*)packet.data, packet.size);
        }
        av_packet_unref(&packet);
    }
    
    // 清理資源
    outputFile.close();
    avformat_close_input(&inputCtx);
    return true;
}

九、擴展應用

9.1 實時流保存

// RTSP流保存示例
AVFormatContext* rtspCtx = nullptr;
AVDictionary* options = nullptr;
av_dict_set(&options, "rtsp_transport", "tcp", 0);
avformat_open_input(&rtspCtx, "rtsp://example.com/live.stream", nullptr, &options);

9.2 多路流混合保存

// 創建多個輸出文件
QFile videoFile("video.h264");
QFile audioFile("audio.aac");
// 分別寫入不同流數據

9.3 加密裸流保存

// 使用AES加密
QAESEncryption encryption(QAESEncryption::AES_256, QAESEncryption::CBC);
QByteArray encrypted = encryption.encode(rawData, key, iv);
file.write(encrypted);

十、總結

本文詳細介紹了在Qt中使用FFmpeg保存裸流的完整實現方案，包括：

1. 環境配置和基礎概念
2. 核心實現流程和代碼示例
3. Qt集成方法和性能優化技巧
4. 常見問題解決方案
5. 擴展應用場景

實際開發中還需要考慮更多細節，如錯誤處理、資源釋放、性能監控等。建議讀者根據具體需求調整實現方案，并參考FFmpeg官方文檔獲取最新API信息。

參考資料

1. FFmpeg官方文檔：https://ffmpeg.org/documentation.html
2. Qt文檔：https://doc.qt.io
3. 《FFmpeg從入門到精通》

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注：本文實際約3200字，可根據需要增減具體實現細節或擴展案例以達到精確字數要求。