Qt/C++监控推流设备推流/延迟极低/实时性极高/rtsp/rtmp推流/hls/flv/webrtc拉流/调整分辨率降低带宽

一、前言

算下来这个推流的项目作品写了有四年多了，最初第一个版本只有文件点播的功能，用的纯QTcpSocket通信实现，属于比较简单的功能。由于文件点播只支持文件形式的推流，不支持网络流或者本地设备采集，所以迫切需要打破这个瓶颈，而后加入核心的网络推流功能，这也是本项目的核心功能，不仅支持各种各样的流媒体服务，推流这块支持文件、网络音视频流、本地设备采集、本地桌面采集。自定义各种参数，视音频同步推流等，不断的迭代和完善。也不是一开始就具备这些功能的，而是随着视频播放组件的保存视频功能不断完善后改进的，因为推流其实就是保存功能，只不过保存到一个推流地址就行，然后推流的格式换下，所以是和保存功能完全公用的。整个推流组件是负责管理一堆的保存类，拿到当前推流状态，当前音视频是否存在以及是否编码推流的状态显示到表格中。

一开始也是没有网页预览的功能，后面用户对这块要求比较强烈，都是希望推流后能够通过一个简单的方式，能够直接网页中预览，有多少个通道就显示多少个通道，这样可以判断推流是否成功，不然要一个个手动的打开播放器输入播放地址验证，很麻烦。而且推流的主要应用场景就是希望推流后给网页或者手机app拉流显示。直接网页预览还可以对比实时性，用户对两个指标特别敏感，一个是延迟，一个是流畅。所以一直在这块功能精心打磨，尽量做到极致。

二、效果图

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三、体验地址

  1. 国内站点：https://gitee.com/feiyangqingyun
  2. 国际站点：https://github.com/feiyangqingyun
  3. 个人作品：https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652
  4. 体验地址：https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g 提取码：01jf 文件名：bin_video_push。
  5. 视频主页：https://space.bilibili.com/687803542

四、功能特点

  1. 支持各种本地音视频文件和网络音视频文件，格式包括mp3、aac、wav、wma、mp4、mkv、rmvb、wmv、mpg、flv、asf等。
  2. 支持各种网络音视频流，网络摄像头，协议包括rtsp、rtmp、http等。
  3. 支持本地摄像头设备推流，可指定分辨率、帧率、格式等。
  4. 支持本地桌面采集推流，可指定屏幕索引、采集区域、起始坐标、帧率等，也支持指定窗口标题进行采集。
  5. 可实时切换预览视频文件，可切换音视频文件播放进度，切换到哪里就推流到哪里。预览过程中可以切换静音状态和暂停推流。
  6. 可指定重新编码推流，任意源头格式可选强转264或265格式。
  7. 可转换分辨率推流，设置等比例缩放或者指定分辨率进行转换。
  8. 推流的清晰度、质量、码率都可调，可以节约网络带宽和拉流端的压力。
  9. 音视频文件自动循环不间断推流。
  10. 音视频流有自动掉线重连机制，重连成功自动继续推流。
  11. 支持各种流媒体服务程序，包括但不限于mediamtx、ZLMediaKit、srs、LiveQing、nginx-rtmp、EasyDarwin、ABLMediaServer。
  12. 通过配置文件自动加载对应流媒体程序的协议和端口，自动生成推流地址和各种协议的拉流地址。可以通过配置文件自己增加流媒体程序。
  13. 可选rtmp、rtmp格式推流，推流成功后，支持多种格式拉流，包括但不限于rtsp、rtmp、hls、flv、ws-flv、webrtc等。
  14. 在软件上推流成功后，可以直接单击网页预览，实时预览推流后拉流的画面，多画面网页展示。
  15. 软件界面上可单击对应按钮，动态添加文件和目录，可手动输入地址。
  16. 推拉流实时性极高，延迟极低，延迟时间大概在100ms左右。
  17. 极低CPU资源占用，4路主码流推流只需要占用0.2%CPU。理论上常规普通PC机器推100路毫无压力，主要性能瓶颈在网络。
  18. 可以推流到外网服务器，然后通过手机、电脑、平板等设备播放对应的视频流。
  19. 每路推流都可以手动指定唯一标识符（方便拉流/用户无需记忆复杂的地址），没有指定则按照策略随机生成hash值。也支持自动按照指定标识后面加数字的方式递增命名。比如设置标识为字母v，策略为标识递增，则每添加一个对应的推流码命名依次是v1、v2、v3等。
  20. 根据推流协议自动转码格式，默认策略按照选择的推流协议，比如rtsp支持265而rtmp不支持，如果是265的文件而选择rtmp推流，则自动转码成264格式再推流。
  21. 音视频同步推流，在拉流和采集的时候就会自动处理好同步，同步后的数据再推流。
  22. 表格中实时显示每一路推流的分辨率和音视频数据状态，灰色表示没有输入流，黑色表示没有输出流，绿色表示原数据推流，红色表示转码后的数据推流。
  23. 自动重连视频源，自动重连流媒体服务器，保证启动后，推流地址和打开地址都实时重连，只要恢复后立即连上继续采集和推流。
  24. 根据不同的流媒体服务器类型，自动生成对应的rtsp、rtmp、hls、flv、ws-flv、webrtc拉流地址，用户可以直接复制该地址到播放器或者网页中预览查看。
  25. 添加的推流地址等信息自动存储到文件，可以手动打开进行修改，默认启动后自动加载历史记录。
  26. 可以指定生成的网页文件保存位置，方便作为网站网页发布，可以直接在浏览器中输入网址进行访问，发布后可以直接在局域网其他设备比如手机或者电脑打开对应网址访问。
  27. 可选是否开机启动、后台运行等。网络推流添加的rtsp地址可勾选是否隐藏地址中的用户信息。
  28. 自带设备推流模块，自动识别本地设备，包括本地的摄像头和桌面，可以手动选择不同的是视频和音频采集设备进行推流。
  29. 自带文件点播模块，添加文件后用户可以拉取地址点播，用户端可以任意切换播放进度。支持各种浏览器（谷歌chromium、微软edge、火狐firefox等）、各种播放器（vlc、mpv、ffplay、potplayer、mpchc等）打开请求。
  30. 文件点播模块实时统计显示每个文件对应的访问数量、总访问数量、不同IP地址访问数量。
  31. 文件点播模块采用纯QTcpSocket通信，不依赖流媒体服务程序，核心源码不到500行，注释详细，功能完整。
  32. 支持任意Qt版本（Qt4、Qt5、Qt6），支持任意系统（windows、linux、macos、android、嵌入式linux等）。

五、相关代码

void NetPushClient::record()
{
    if (ffmpegSave) {
        //取出推流码
        QString flag = pushUrl.split("/").last();
        //文件名不能包含特殊字符/需要替换成固定字母
        QString pattern("[\\\\/:|*?\"<>]|[cC][oO][mM][1-9]|[lL][pP][tT][1-9]|[cC][oO][nM]|[pP][rR][nN]|[aA][uU][xX]|[nN][uU][lL]");
#if (QT_VERSION >= QT_VERSION_CHECK(6,0,0))
        QRegularExpression rx(pattern);
#else
        QRegExp rx(pattern);
#endif
        flag.replace(rx, "X");

        //文件名加上时间结尾
        QString path = QString("%1/video/%2").arg(qApp->applicationDirPath()).arg(QDATE);
        QString name = QString("%1/%2_%3.mp4").arg(path).arg(flag).arg(STRDATETIME);

        //目录不存在则新建
        QDir dir(path);
        if (!dir.exists()) {
            dir.mkpath(path);
        }

        //先停止再打开重新录制
        ffmpegSave->stop();
        ffmpegSave->open(name);
        recordTime = QDateTime::currentDateTime();
    }
}

void NetPushClient::receivePlayStart(int time)
{
    //演示添加OSD后推流
#ifdef betaversion
    int height = ffmpegThread->getVideoHeight();
    QList<OsdInfo> osds = WidgetHelper::getTestOsd(height);
    ffmpegThread->setOsdInfo(osds);
#endif

    //打开后才能启动录像
    ffmpegThread->recordStart(pushUrl);

    //推流以外还单独存储
    if (!ffmpegSave && recordType > 0) {
        //源头保存没成功就不用继续
        FFmpegSave *saveFile = ffmpegThread->getSaveFile();
        if (!saveFile->getIsOk()) {
            return;
        }

        ffmpegSave = new FFmpegSave(this);
        //重新编码过的则取视频保存类的对象
        AVStream *videoStreamIn = saveFile->getVideoEncode() ? saveFile->getVideoStream() : ffmpegThread->getVideoStream();
        AVStream *audioStreamIn = saveFile->getAudioEncode() ? saveFile->getAudioStream() : ffmpegThread->getAudioStream();
        ffmpegSave->setSavePara(ffmpegThread->getMediaType(), SaveVideoType_Mp4, videoStreamIn, audioStreamIn);
        this->record();
        timerRecord->start();
    }
}

void NetPushClient::receivePacket(AVPacket *packet)
{
    if (ffmpegSave && ffmpegSave->getIsOk()) {
        ffmpegSave->writePacket2(packet);
    }

    FFmpegHelper::freePacket(packet);
}

void NetPushClient::recorderStateChanged(const RecorderState &state, const QString &file)
{
    int width = 0;
    int height = 0;
    int videoStatus = 0;
    int audioStatus = 0;
    if (ffmpegThread) {
        width = ffmpegThread->getVideoWidth();
        height = ffmpegThread->getVideoHeight();
        FFmpegSave *saveFile = ffmpegThread->getSaveFile();
        if (saveFile->getIsOk()) {
            if (saveFile->getVideoIndexIn() >= 0) {
                if (saveFile->getVideoIndexOut() >= 0) {
                    videoStatus = (saveFile->getVideoEncode() ? 3 : 2);
                } else {
                    videoStatus = 1;
                }
            }
            if (saveFile->getAudioIndexIn() >= 0) {
                if (saveFile->getAudioIndexOut() >= 0) {
                    audioStatus = (saveFile->getAudioEncode() ? 3 : 2);
                } else {
                    audioStatus = 1;
                }
            }
        }
    }

    //只有处于录制中才表示正常推流开始
    bool start = (state == RecorderState_Recording);
    emit pushStart(mediaUrl, width, height, videoStatus, audioStatus, start);
}

void NetPushClient::receiveSaveStart()
{
    emit pushChanged(mediaUrl, 0);
}

void NetPushClient::receiveSaveFinsh()
{
    emit pushChanged(mediaUrl, 1);
}

void NetPushClient::receiveSaveError(int error)
{
    emit pushChanged(mediaUrl, 2);
}

void NetPushClient::setMediaUrl(const QString &mediaUrl)
{
    this->mediaUrl = mediaUrl;
}

void NetPushClient::setPushUrl(const QString &pushUrl)
{
    this->pushUrl = pushUrl;
}

void NetPushClient::start()
{
    if (ffmpegThread || mediaUrl.isEmpty() || pushUrl.isEmpty()) {
        return;
    }

    //实例化视频采集线程
    ffmpegThread = new FFmpegThread;
    //关联播放开始信号用来启动推流
    connect(ffmpegThread, SIGNAL(receivePlayStart(int)), this, SLOT(receivePlayStart(int)));
    //关联录制信号变化用来判断是否推流成功
    connect(ffmpegThread, SIGNAL(recorderStateChanged(RecorderState, QString)), this, SLOT(recorderStateChanged(RecorderState, QString)));
    //设置播放地址
    ffmpegThread->setMediaUrl(mediaUrl);
    //设置解码内核
    ffmpegThread->setVideoCore(VideoCore_FFmpeg);

    //设置视频模式
#ifdef openglx
    ffmpegThread->setVideoMode(VideoMode_Opengl);
#else
    ffmpegThread->setVideoMode(VideoMode_Painter);
#endif

    //设置通信协议(如果是rtsp视频流建议设置tcp)
    //ffmpegThread->setTransport("tcp");
    //设置硬解码(和推流无关/只是为了加速显示/推流只和硬编码有关)
    //ffmpegThread->setHardware("dxva2");
    //设置缓存大小(如果分辨率帧率码流很大需要自行加大缓存)
    ffmpegThread->setCaching(8192000);
    //设置解码策略(推流的地址再拉流建议开启最快速度)
    //ffmpegThread->setDecodeType(DecodeType_Fastest);

    //设置读取超时时间超时后会自动重连
    ffmpegThread->setReadTimeout(5 * 1000);
    //设置连接超时时间(0表示一直连)
    ffmpegThread->setConnectTimeout(0);
    //设置重复播放相当于循环推流
    ffmpegThread->setPlayRepeat(true);
    //设置默认不播放音频(界面上切换到哪一路就开启)
    ffmpegThread->setPlayAudio(false);
    //设置默认不预览视频(界面上切换到哪一路就开启)
    ffmpegThread->setPushPreview(false);

    //设置保存视频类将数据包信号发出来用于保存文件
    FFmpegSave *saveFile = ffmpegThread->getSaveFile();
    saveFile->setProperty("checkB", true);
    saveFile->setSendPacket(recordType > 0, false);
    connect(saveFile, SIGNAL(receivePacket(AVPacket *)), this, SLOT(receivePacket(AVPacket *)));
    connect(saveFile, SIGNAL(receiveSaveStart()), this, SLOT(receiveSaveStart()));
    connect(saveFile, SIGNAL(receiveSaveFinsh()), this, SLOT(receiveSaveFinsh()));
    connect(saveFile, SIGNAL(receiveSaveError(int)), this, SLOT(receiveSaveError(int)));

    //如果是本地设备或者桌面录屏要取出其他参数
    VideoHelper::initVideoPara(ffmpegThread, mediaUrl, encodeVideoScale);

    //设置视频编码格式/视频压缩比率/视频缩放比例
    ffmpegThread->setEncodeVideo((EncodeVideo)encodeVideo);
    ffmpegThread->setEncodeVideoRatio(encodeVideoRatio);
    ffmpegThread->setEncodeVideoScale(encodeVideoScale);

    //启动播放
    ffmpegThread->play();
}

void NetPushClient::stop()
{
    //停止推流和采集并彻底释放对象
    if (ffmpegThread) {
        ffmpegThread->recordStop();
        ffmpegThread->stop();
        ffmpegThread->deleteLater();
        ffmpegThread = NULL;
    }

    //停止录制
    if (ffmpegSave) {
        timerRecord->stop();
        ffmpegSave->stop();
        ffmpegSave->deleteLater();
        ffmpegSave = NULL;
    }
}

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