Qt音视频开发47-文字和图片水印（可存储到MP4中）

一、前言

近期花了两周时间闭门啃硬骨头，主要就解决三个问题（音视频同步存储和推流、图片水印并将水印信息存储到文件或者推流、rtsp推流），这三个问题困扰了很多年，以至于找遍了网络和翻遍ffplay代码以及ffmpeg示例的代码，通过不下于上百次方案的调整和测试，几乎每次都是在接近崩溃的时候，灵机一动就成了，能存储成功基本上就能推流成功，毕竟推流就是将存储的文件地址改成推流地址就行。

在ffmpeg中除了编解码以外，滤镜应该就是第二强大的功能，纵观现在市面上各种视频处理软件中的特效，几乎都是底层用ffmpeg去处理的，因为ffmpeg中的滤镜处理可以从源头上解决问题，他可以直接应用好特效后更改帧数据，这样收到的帧就已经是带了特效的帧，意味着保存的时候也就是带了水印和特效的帧，当然滤镜越多占用CPU越高，一般不建议过多的特效，比如文字水印控制在4个，图片水印控制在2个，其中文字水印支持换行显示，对标vlc和mpv中的水印，也是固定支持2-4路，超过了也没有。

很早以前就把ffmpeg中的文字水印搞定了，包括了各种方框图形、模糊滤镜等，唯独图片滤镜没搞定，单独用movie滤镜设置一个图片水印是可以的，但是和文字水印以及其他水印一组合，就歇菜了，导致所有水印失效，在avfilter_graph_parse_ptr会报错，其他的滤镜只需要将滤镜内容用逗号隔开就行，而图片滤镜就是不行，后面想着是不是要创建多个avfilter中的in来处理，也不行，而且也有点多余，查阅了各种资料，尤其是官网的信息，终于找到问题所在，原来一旦加了图片滤镜，整个滤镜字符串的格式和排列就需要做特殊调整，而且貌似顺序有要求，必须是其他各种滤镜字符串组合在前面，图片滤镜在最后面。

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
个人作品：https://blog.csdn.net/feiyangqingyun/article/details/97565652
体验地址：https://pan.baidu.com/s/1d7TH_GEYl5nOecuNlWJJ7g 提取码：01jf 文件名：bin_video_demo。

四、功能特点

4.1 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。

4.2 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）、监控厂家sdk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。
代码框架和结构优化到极致，性能彪悍，持续迭代更新升级。
源码支持Qt4、Qt5、Qt6，兼容所有版本。

4.3 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）。

4.4 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。
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。

五、相关代码

int FFmpegFilter::initFilter(AbstractVideoThread *thread, AVStream *stream, AVCodecContext *avctx, FilterData &filterData)

{

    int result = -1;

    QString step;

    if (!filterData.enable) {

        filterData.isOk = false;

        return result;

    }

    //先释放相关资源

    freeFilter(filterData);

    //获取滤镜字符串

    QString filters = getFilter(filterData);

    if (filters.isEmpty()) {

        return result;

    }

    //输入帧序列的参数信息

    QStringList listArg;

    listArg << QString("video_size=%1x%2").arg(avctx->width).arg(avctx->height);

    listArg << QString("pix_fmt=%1").arg(filterData.formatIn == AV_PIX_FMT_NV12 ? AV_PIX_FMT_NV12 : avctx->pix_fmt);

    listArg << QString("time_base=%1/%2").arg(stream->time_base.num).arg(stream->time_base.den);

    listArg << QString("pixel_aspect=%1/%2").arg(avctx->sample_aspect_ratio.num).arg(avctx->sample_aspect_ratio.den);

    QString args = listArg.join(":");

    //输入帧格式

    enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {filterData.formatIn, AV_PIX_FMT_NONE};

    //获取要使用的滤镜

    const AVFilter *filterSrc = avfilter_get_by_name("buffer");

    const AVFilter *filterSink = avfilter_get_by_name("buffersink");

    //创建输入输出滤镜参数

    AVFilterInOut *inputs = avfilter_inout_alloc();

    AVFilterInOut *outputs = avfilter_inout_alloc();

    //创建滤镜容器

    filterData.filterGraph = avfilter_graph_alloc();

    if (!inputs || !outputs || !filterData.filterGraph) {

        result = AVERROR(ENOMEM);

        goto end;

    }

    //创建输入滤镜

    result = avfilter_graph_create_filter(&filterData.filterSrcCtx, filterSrc, "in", args.toUtf8().constData(), NULL, filterData.filterGraph);

    if (result < 0) {

        step = "创建输入滤镜";

        goto end;

    }

    //创建输出滤镜

    result = avfilter_graph_create_filter(&filterData.filterSinkCtx, filterSink, "out", NULL, NULL, filterData.filterGraph);

    if (result < 0) {

        step = "创建输出滤镜";

        goto end;

    }

    //设置输出滤镜格式

    result = av_opt_set_int_list(filterData.filterSinkCtx, "pix_fmts", pix_fmts, filterData.formatOut, AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);

    if (result < 0) {

        step = "设置输出格式";

        goto end;

    }

    //设置滤镜的参数

    outputs->name = av_strdup("in");

    outputs->filter_ctx = filterData.filterSrcCtx;

    outputs->pad_idx = 0;

    outputs->next = NULL;

    inputs->name = av_strdup("out");

    inputs->filter_ctx = filterData.filterSinkCtx;

    inputs->pad_idx = 0;

    inputs->next = NULL;

    //初始化滤镜

    result = avfilter_graph_parse_ptr(filterData.filterGraph, filters.toUtf8().constData(), &inputs, &outputs, NULL);

    if (result < 0) {

        step = "应用滤镜参数";

        goto end;

    }

    //应用滤镜配置

    result = avfilter_graph_config(filterData.filterGraph, NULL);

    if (result < 0) {

        step = "应用滤镜配置";

        goto end;

    }

end:

    //释放对应的输入输出

    avfilter_inout_free(&inputs);

    avfilter_inout_free(&outputs);

    filterData.isOk = (result >= 0);

    thread->debug("滤镜处理", filterData.isOk ? "创建滤镜完成" : QString("%1失败: %2").arg(step).arg(FFmpegHelper::getError(result)), "");

    return result;

}

void FFmpegFilter::freeFilter(FilterData &filterData)

{

    if (filterData.isOk) {

        filterData.enable = true;

        filterData.init = true;

        filterData.isOk = false;

        avfilter_free(filterData.filterSrcCtx);

        avfilter_free(filterData.filterSinkCtx);

        avfilter_graph_free(&filterData.filterGraph);

        filterData.filterSrcCtx = NULL;

        filterData.filterSinkCtx = NULL;

        filterData.filterGraph = NULL;

    }

}