Qt/C++音视频开发76-获取本地有哪些摄像头名称/ffmpeg内置函数方式

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一、前言

上一篇文章是写的用Qt的内置函数方式获取本地摄像头名称集合，但是有几个缺点，比如要求Qt5，或者至少要求安装了多媒体组件multimedia，如果没有安装呢，或者安装的是个空的呢，比如很多嵌入式板子，就算有multimedia组件，也是个空壳子，根本没有实际的功能，本身multimedia组件也是依赖具体底层多媒体实现的，依赖操作系统，如果编译Qt的时候没有识别到对应操作系统的组件，则只是编译个空壳子，并不会有实际的功能，你调用对应的函数后也是空的，返回的都是空值。或者说很多精简的环境中，默认不勾选多媒体组件，则没有这个功能。本组件号称全能吊打组件，那就必须另辟蹊径，比如采用ffmpeg内置函数的api接口去获取。

从ffmpeg5版本开始，提供的api函数接口枚举有哪些音视频输入输出设备，其实早期版本也有该函数，只是内部底层没有去实现，只是定义了相关的接口，可能后期收到不少用户的反馈意见，强烈建议完善对应的功能，在官方的加持下，在ffmpeg5版本开始已经有了对应的功能。那就是通过 av_find_input_format/avdevice_list_input_sources 函数去获取。

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二、效果图

在这里插入图片描述

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。
视频主页：https://space.bilibili.com/687803542

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和本地桌面采集，支持多设备和多屏幕。
支持各种视频流格式，比如rtp、rtsp、rtmp、http、udp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/ffmpeg6）、vlc内核（vlc2/vlc3）、mpv内核（mpv1/mp2）、mdk内核、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，极易拓展。
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，否则等比缩放）、等比缩放（永远等比缩放）、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，vlc可选any、dxva2、d3d11va，mpv可选auto、dxva2、d3d11va，mdk可选dxva2、d3d11va、cuda、mft等。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。
本地桌面采集支持设定采集区域、偏移值、指定桌面索引、帧率、多个桌面同时采集等。还支持指定窗口标题采集固定窗口。
录像文件同时支持打开的视频文件、本地摄像头、本地桌面、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。
视频流通信方式可选tcp/udp，有些设备可能只提供了某一种协议通信比如tcp，需要指定该种协议方式打开。
可设置连接超时时间（视频流探测用的超时时间）、读取超时时间（采集过程中的超时时间）。
支持逐帧播放，提供上一帧/下一帧函数接口，可以逐帧查阅采集到的图像。
音频文件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。
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。
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。
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。
支持滤镜，各种水印及图形效果，支持多个水印和图像，可以将OSD标签信息和各种图形信息写入到MP4文件。
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。
内核ffmpeg采用纯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。
内核ffmpeg和内核mdk支持安卓，其中mdk支持安卓硬解码，性能非常凶残。
可以切换音视频轨道，也就是节目通道，可能ts文件带了多个音视频节目流，可以分别设置要播放哪一个，可以播放前设置好和播放过程中动态设置。
可以设置视频旋转角度，可以播放前设置好和播放过程中动态改变。
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。
标签和图形信息支持三种绘制方式，绘制到遮罩层、绘制到图片、源头绘制（对应信息可以存储到文件）。
通过传入一个url地址，该地址可以带上通信协议、分辨率、帧率等信息，无需其他设置。
保存视频到文件支持三种策略，自动处理、仅限文件、全部转码，转码策略支持自动识别、转264、转265，编码保存支持指定分辨率缩放或者等比例缩放。比如对保存文件体积有要求可以指定缩放后再存储。
支持加密保存文件和解密播放文件，可以指定秘钥文本。
提供的监控布局类支持64通道同时显示，还支持各种异型布局，比如13通道，手机上6行2列布局。各种布局可以自由定义。
支持电子放大，在悬浮条切换到电子放大模式，在画面上选择需要放大的区域，选取完毕后自动放大，再次切换放大模式可以复位。
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。
同时提供了简单示例、视频播放器、多画面视频监控、监控回放、逐帧播放、多屏渲染等单独窗体示例，专门演示对应功能如何使用。
监控回放可选不同厂家类型、回放时间段、用户信息、指定通道。支持切换回放进度。
可以从声卡设备下拉框选择声卡播放声音，提供对应的切换声卡函数接口。
支持编译到手机app使用，提供了专门的手机app布局界面，可以作为手机上的视频监控使用。
代码框架和结构优化到最优，性能强悍，注释详细，持续迭代更新升级。
源码支持windows、linux、mac、android等，支持各种国产linux系统，包括但不限于统信UOS/中标麒麟/银河麒麟等。还支持嵌入式linux。
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、背景颜色、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）。

五、相关代码

#include "ffmpegdevice.h"
#include "widgethead.h"

QString FFmpegDevice::logType = QString();
QString FFmpegDevice::logFlag = QString();
QStringList FFmpegDevice::logResult = QStringList();

void FFmpegDevice::logCallback(void *ptr, int level, const char *fmt, va_list vl)
{
    static QMutex mutex;
    QMutexLocker locker(&mutex);

    char buf[1024];
    vsprintf(buf, fmt, vl);
    QString line = buf;
    line = line.trimmed();
    line.replace("\r", "");
    line.replace("\n", "");
    line.replace("\"", "");
    //qDebug() << TIMEMS << line;

    //根据不同的类型解析不同的结果
    if (FFmpegDevice::logType == "list_devices") {
        FFmpegDevice::log_list_devices(line);
    } else if (FFmpegDevice::logType == "list_options") {
        FFmpegDevice::log_list_options(line);
    }
}

void FFmpegDevice::log_list_devices(const QString &line)
{
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 5)
    //搞个标记记录接下来是什么结果
    if (line.startsWith("DirectShow video devices")) {
        FFmpegDevice::logFlag = "video";
    } else if (line.startsWith("DirectShow audio devices")) {
        FFmpegDevice::logFlag = "audio";
    }

    //过滤一些不需要的结果
    if (line.startsWith("DirectShow") || line.startsWith("Alternative")) {
        return;
    }

    QString result = QString("%1|%2").arg(FFmpegDevice::logFlag).arg(line);
    if (!FFmpegDevice::logResult.contains(result)) {
        FFmpegDevice::logResult << result;
    }
#else
    if (line.startsWith("(video") || line.startsWith("(audio")) {
        QString type = line.mid(1, line.length());
        QString result = QString("%1|%2").arg(type).arg(FFmpegDevice::logFlag);
        if (!FFmpegDevice::logResult.contains(result)) {
            FFmpegDevice::logResult << result;
        }
    } else {
        FFmpegDevice::logFlag = line;
    }
#endif
}

void FFmpegDevice::log_list_options(const QString &line)
{
    //搞个标记记录接下来是什么结果
    if (line.startsWith("vcodec=") || line.startsWith("pixel_format=")) {
        FFmpegDevice::logFlag = line;
    }

    if (line.startsWith("min s=") && !FFmpegDevice::logFlag.isEmpty()) {
        QString result = QString("%1 %2").arg(FFmpegDevice::logFlag).arg(line);
        if (!FFmpegDevice::logResult.contains(result)) {
            FFmpegDevice::logResult << result;
        }
    }

    //音频设备参数
    if (line.contains("ch=")) {
        FFmpegDevice::logResult << line;
    }
}

void FFmpegDevice::getInputDevices(bool video, QStringList &devices)
{
    QStringList names;

    //ffmpeg5以上版本可以直接通过函数获取
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR < 5)
    QStringList infos = FFmpegDevice::getInputDevices(video ? Device_Video : Device_Audio);
    foreach (QString info, infos) {
        QString name = info.split("|").last();
        if (video && info.startsWith("video")) {
            names << name;
        } else if (!video && info.startsWith("audio")) {
            names << name;
        }
    }
#else
#ifdef ffmpegdevice
    names << FFmpegDevice::getInputDevices(video);
#endif
#endif

    //去重复加入到集合
    //qDebug() << video << names;
    foreach (QString name, names) {
        if (!devices.contains(name)) {
            devices << name;
        }
    }
}

//安装工具命令 sudo apt-get install v4l-utils
//获取所有设备 v4l2-ctl --list-devices
//获取所有格式 v4l2-ctl --list-formats -d /dev/video0
//获取所有参数 v4l2-ctl --list-formats-ext -d /dev/video0

//ffmpeg -f dshow -list_devices true -i dummy
QStringList FFmpegDevice::getInputDevices(const char *flag)
{
    FFmpegHelper::initLib();

    //启用日志回调接收输出信息
    av_log_set_callback(FFmpegDevice::logCallback);

    //设置相关参数以便记录对应结果
    FFmpegDevice::logType = "list_devices";
    FFmpegDevice::logFlag.clear();
    FFmpegDevice::logResult.clear();

    AVFormatContext *ctx = avformat_alloc_context();
    AVInputFormatx *fmt = av_find_input_format(flag);

    AVDictionary *opts = NULL;
    av_dict_set(&opts, "list_devices", "true", 0);

    if (strcmp(flag, "vfwcap") == 0) {
        avformat_open_input(&ctx, "list", fmt, NULL);
    } else if (strcmp(flag, "dshow") == 0) {
        avformat_open_input(&ctx, "dummy", fmt, &opts);
    } else {
        avformat_open_input(&ctx, "", fmt, &opts);
    }

    //释放资源
    av_dict_free(&opts);
    avformat_close_input(&ctx);

    //重新设置日志回调以便恢复原样
    av_log_set_callback(av_log_default_callback);

    //取出日志结果
    return FFmpegDevice::logResult;
}

QStringList FFmpegDevice::getDeviceOption(const QString &url)
{
    const char *flag = (url.startsWith("video=") ? Device_Video : Device_Audio);
    QString device = url;
#ifndef Q_OS_WIN
    device.replace("video=", "");
    device.replace("audio=", "");
#endif

    return FFmpegDevice::getDeviceOption(flag, device);
}

//ffmpeg -f dshow -list_options true -i video="Webcam"
QStringList FFmpegDevice::getDeviceOption(const char *flag, const QString &device)
{
    FFmpegHelper::initLib();

    //启用日志回调接收输出信息
    av_log_set_callback(FFmpegDevice::logCallback);

    //设置相关参数以便记录对应结果
    FFmpegDevice::logType = "list_options";
    FFmpegDevice::logFlag.clear();
    FFmpegDevice::logResult.clear();

    AVFormatContext *ctx = avformat_alloc_context();
    AVInputFormatx *fmt = av_find_input_format(flag);

    AVDictionary *opts = NULL;
    av_dict_set(&opts, "list_options", "true", 0);
    avformat_open_input(&ctx, device.toUtf8().constData(), fmt, &opts);

    //释放资源
    av_dict_free(&opts);
    avformat_close_input(&ctx);

    //重新设置日志回调以便恢复原样
    av_log_set_callback(av_log_default_callback);

    //取出日志结果
    return FFmpegDevice::logResult;
}

#ifdef ffmpegdevice
QStringList FFmpegDevice::getInputDevices(bool video)
{
    FFmpegHelper::initLib();

    //测试发现从ffmpeg5开始才能获取到值(以前的版本内部没有实现)
    QStringList names;
    AVDeviceInfoList *devices = NULL;
    AVInputFormatx *fmt = NULL;
    fmt = av_find_input_format(video ? Device_Video : Device_Audio);
    if (fmt) {
        if (avdevice_list_input_sources(fmt, NULL, NULL, &devices) >= 0) {
            names = getDeviceNames(devices, video);
        }
    }

    return names;
}

QStringList FFmpegDevice::getDeviceNames(bool input, bool video)
{
    FFmpegHelper::initLib();

    QStringList names;
    AVDeviceInfoList *devices = NULL;
    if (input) {
        AVInputFormatx *fmt = NULL;
        do {
            names.clear();
            fmt = (video ? av_input_video_device_next(fmt) : av_input_audio_device_next(fmt));
            if (fmt) {
                if (avdevice_list_input_sources(fmt, NULL, NULL, &devices) >= 0) {
                    names = getDeviceNames(devices, video);
                }
                //qDebug() << "input" << fmt->name << names;
            }
        } while (fmt);
    } else {
        AVOutputFormatx *fmt = NULL;
        do {
            names.clear();
            fmt = (video ? av_output_video_device_next(fmt) : av_output_audio_device_next(fmt));
            if (fmt) {
                if (avdevice_list_output_sinks(fmt, NULL, NULL, &devices) >= 0) {
                    names = getDeviceNames(devices, video);
                }
                //qDebug() << "output" << fmt->name << names;
            }
        } while (fmt);
    }

    return names;
}

QStringList FFmpegDevice::getDeviceNames(AVDeviceInfoList *devices, bool video)
{
    QStringList names;
    int count = devices->nb_devices;
    for (int i = 0; i < count; ++i) {
        AVDeviceInfo *device = devices->devices[i];
#if (FFMPEG_VERSION_MAJOR > 4)
        if (device->nb_media_types > 0) {
            AVMediaType type = *device->media_types;
            if ((video && type != AVMEDIA_TYPE_VIDEO) || (!video && type != AVMEDIA_TYPE_AUDIO)) {
                continue;
            }
        }
#endif
        //在win上设备名传描述符/linux是设备名
#ifdef Q_OS_WIN
        names << device->device_description;
#else
        names << device->device_name;
#endif
    }

    //释放设备列表
    avdevice_free_list_devices(&devices);
    return names;
}
#endif

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