Qt音视频开发之音频播放QAudioOutput的实现

一、前言

以前一直以为只有Qt5以后才有QAudioOutput播放音频，其实从Qt4.6开始就有，在Qt6中变成了QAudioSink，功能一样。用QAudioOutput播放音频pcm数据极其方便，只需要指定音频播放设备（可能电脑上有多个音频输出设备），设置音频数据格式（采样率、通道数量、比特率等）。当ffmpeg采集到音频数据后，就是原始的pcm格式数据，直接发给QAudioOutput播放就行，这样就不需要sdl，sdl可以很方便的用来播放音视频，但是和Qt结合显示不大方便，嵌入到Qt界面中比较繁琐，所以最后采用的策略是视频用qopenglwidget或者painter绘制，音频用qaudiooutput播放，这样就只需要依赖ffmpeg即可，打完收工完美。

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 AudioPlayer::openAudioInput(int sampleRate, int channelCount, int sampleSize)
{
    this->openAudioInput("", sampleRate, channelCount, sampleSize);
}

void AudioPlayer::openAudioInput(const QString &deviceName, int sampleRate, int channelCount, int sampleSize)
{
#ifdef multimedia
    //先关闭设备
    this->closeAudioInput();
    //初始化音频格式
    QAudioFormat format;
    AudioHelper::initAudioFormat(format, sampleRate, channelCount, sampleSize);

    //找到指定设备并实例化音频类(为空则采用默认设备)
    if (deviceName.isEmpty()) {
        audioInput = new QAudioInputx(format, this);
    } else {
        QAudioDevice device = AudioHelper::getAudioDevice(deviceName, true);
        audioInput = new QAudioInputx(device, format, this);
    }

    //启动音频服务
    deviceInput = audioInput->start();
    //将音频输入设备的数据读取出来
    if (deviceInput) {
        connect(deviceInput, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(readyRead()));
    }
#endif
}

void AudioPlayer::closeAudioInput()
{
#ifdef multimedia
    if (audioInput) {
        audioInput->deleteLater();
        audioInput = NULL;
    }
#endif
}

void AudioPlayer::openAudioOutput(int sampleRate, int channelCount, int sampleSize)
{
    this->openAudioOutput("", sampleRate, channelCount, sampleSize);
}

void AudioPlayer::openAudioOutput(const QString &deviceName, int sampleRate, int channelCount, int sampleSize)
{
#ifdef multimedia
    //先关闭设备
    this->closeAudioOutput();
    //初始化音频格式
    QAudioFormat format;
    AudioHelper::initAudioFormat(format, sampleRate, channelCount, sampleSize);

    //找到指定设备并实例化音频类(为空则采用默认设备)
    if (deviceName.isEmpty()) {
        audioOutput = new QAudioOutputx(format, this);
    } else {
        QAudioDevice device = AudioHelper::getAudioDevice(deviceName, false);
        audioOutput = new QAudioOutputx(device, format, this);
    }

    //启动音频服务
    deviceOutput = audioOutput->start();
#endif
}

void AudioPlayer::closeAudioOutput()
{
#ifdef multimedia
    muted = false;
    if (audioOutput) {
        audioOutput->deleteLater();
        audioOutput = NULL;
    }
#endif
}

void AudioPlayer::playAudioData(const char *data, qint64 len)
{
#ifdef multimedia
    if (deviceOutput) {
        emit receiveOutputData(data, len);
        //限定静音状态下不写入数据减轻压力
        if (!muted) {
            deviceOutput->write(data, len);
        }

        //获取音频数据振幅
        if (audioLevel) {
            qreal leftLevel, rightLevel;
            AudioHelper::getAudioLevel(audioOutput->format(), data, len, leftLevel, rightLevel);
            emit receiveLevel(leftLevel, rightLevel);
        }
    }
#endif
}

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 音频组件

• 自动计算音频振幅，绘制音频振幅曲线和音频数据曲线。
• 支持音频录制，可选音频输入设备、采样频率、通道等参数，Qt5默认保存wav格式，Qt6默认保存mp3格式，Qt6可选wma、aac等格式。
• 提供音频发送示例，将采集到的音频数据通过TCP或UDP发出去。
• 提供音频接收示例，将网络TCP或UDP收到的音频数据播放出来。
• 音频发送和接收，相当于语音对讲，响应延迟小于0.2s，实时性极高。
• 可以编译成手机版本，形成手机和电脑等端语音对讲功能。
• 可以拓展作为监控的语音对讲模块。
• 源码支持Qt4、Qt5、Qt6，兼容所有版本。

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