02-?音视频技术核心知识|搭建开发环境【FFmpeg与Qt、Windows开发环境搭建、Mac开发环境搭建、Qt开发基础】

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一、前言

顺应时代的技术发展潮流，逐步学习并掌握音视频技术核心知识，让技术落地，让知识赋能生活，让科技造福千万灯火。

二、FFmpeg与Qt

1. 为什么选择FFmpeg？

每个主流平台基本都有自己的音视频开发库（API），用以处理音视频数据，比如：

  • iOS：AVFoundation、AudioUnit等
  • Android：MediaPlayer、MediaCodec等
  • Windows：DirectShow等
  • …

为了让所有平台的开发者都能够学习到音视频开发的通用技术，本教程主要讲解跨平台的音视频开发库FFmpeg。其实只要你掌握了FFmpeg，也可以很快上手其他音视频开发库，因为底层原理都是一样的，你最终操作的都是一样的数据，比如MP3、MP4文件。

2. FFmpeg简介

FFmpeg的Logo

FFmpeg的名字由FF和mpeg组成。

  • FF是Fast Forward（译为：快进、快速前进）的简称
  • mpeg来源于Moving Picture Experts Group（简称：MPEG，译为：动态影像专家小组）
    • MPEG是源自ISO与IEC等国际组织的工作小组
    • MPEG的其中一项工作是：制定音视频相关的标准（比如压缩标准）

有很多知名项目都采用了FFmpeg，比如：

  • Google Chrome：浏览器
  • Firefox：浏览器
  • VLC：跨平台播放器
  • MPlayer
  • ijkplayer：bilibili团队开发的Android/iOS播放器框架
  • Perian：Apple公司的QuickTime组件

3. Qt

如果要想开发一个播放器，肯定得编写界面，同样为了保证跨平台开发，这里采用的GUI库是Qt，官方的开发工具QtCreator是跨平台的（支持Windows、Mac、Linux）。Qt开发采用的编程语言是C++。

如若你尚未掌握C++语言,或者已经对C++语法已经淡忘,欢迎参考我这几篇文章进行快速复习:

三、Windows开发环境搭建

1. FFMpeg下载

网上已经有编译好的FFmpeg，目前最新的Release版本是4.3.2，可以直接下载到项目中进行开发使用。

解压ffmpeg-4.3.2-2021-02-27-full_build-shared.7z文件后，目录结构如下所示：

  • bin
    • 有编译好的可执行程序：ffmpeg.exe、ffplay.exe、ffprobe.exe，可以直接在命令行上使用，比如
      • ffplay xx.mp4：可以直接播放某个视频
      • ffmpeg -version：可以查看FFmpeg的版本号
    • 有运行时需要用到的动态库文件（*.dll）
  • doc：FFmpeg的使用文档
  • include：开发时需要包含的头文件
  • lib：链接时需要用到的库文件

目录结构

2. Qt下载

本教程中选择5.14.2版本（从5.15版本开始是收费版本）。

3. Qt开发

3.1 第一个Qt项目

打开QtCreator，文件 -> 新建文件或项目。

新建项目

Application -> Qt Widgets Application。

Qt Widgets Application

设置项目名称和项目的存放路径。
项目名称和项目的存放路径下一步

QtCreator默认会创建一个MainWindow类（主窗口）。
下一步下一步

勾选MinGW编译器。
下一步完成

双击打开mainwindow.ui文件，可以往右边的主窗口中添加一些界面元素（比如按钮）。
双击打开mainwindow.ui文件拖拽

点击左下角的运行按钮（绿色三角形），即可看到一个窗口界面，这个就是QtCreator默认创建的主窗口（MainWindow对象）。

3.2 消除警告

每次运行Qt程序，你的控制台可能都会出现以下警告信息：QT_DEVICE_PIXEL_RATIO已经过期。

Warning: QT_DEVICE_PIXEL_RATIO is deprecated. Instead use:
   QT_AUTO_SCREEN_SCALE_FACTOR to enable platform plugin controlled per-screen factors.
   QT_SCREEN_SCALE_FACTORS to set per-screen DPI.
   QT_SCALE_FACTOR to set the application global scale factor.

解决方案：设置环境变量QT_SCALE_FACTOR为1即可。

#include "mainwindow.h"














#include <QApplication>




// 导入头文件【也可以不导入，因为<QApplication>中已经包含了<QByteArray>】
// #include <QByteArray>


int main(int argc, char *argv[]) {
    // 通过qputenv函数设置QT_SCALE_FACTOR为1
    qputenv("QT_SCALE_FACTOR", QByteArray("1"));

    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}

3.3 集成FFmpeg到Qt项目中

在Windows中，我们最终是通过调用FFmpeg动态库（dll）中的函数来操作音视频数据，使用dll的其中一种方式是需要用到3种文件：

  • .h：头文件（Header File）
    • 包含了函数的声明
    • 通过*#include*去导入相应的头文件
  • .dll：动态链接库（Dynamic Link Library）
    • 包含了函数的具体实现代码
    • Windows程序会在运行过程中，动态调用dll中的函数
  • .lib或**.dll.a**：（动态链接库的）导入库（Import Library）
    • .lib：用于MSVC编译器中
    • .dll.a：用于MinGW编译器中
    • 包含了dll中函数的入口，用于辅助找到并调用dll中的函数
    • 最终需要链接到Windows程序中（比如合并到exe文件中）

值得一提的是，在Windows中，静态链接库（Static Link Library）的扩展名也是**.lib**、.dll.a。静态链接库和导入库的区别是：

  • 静态链接库：包含了函数的具体实现代码
  • 导入库：不包含函数的具体实现代码（函数的具体实现代码存储在dll中）

3.2.1 修改**.pro**文件

# 设置头文件的目录，以便编译器能够找到头文件
INCLUDEPATH += %FFMPEG_HOME%/include


# 设置导入库的目录和需要链接的导入库
LIBS += -L%FFMPEG_HOME%/lib \
        -lavcodec \

        -lavdevice \

        -lavfilter \

        -lavformat \

        -lavutil \

        -lpostproc \

        -lswscale \

        -lswresample
  • #号后面的内容是注释
  • %FFMPEG_HOME%表示ffmpeg-4.3.2-2021-02-27-full_build-shared.7z解压后的目录
    • 需要根据你的实际情况修改为真实的路径
  • -L：设置导入库的目录，以便编译器能够找到导入库
  • -l：设置需要链接的导入库名称
    • 导入库名称需要去掉文件名前面的lib，比如libavcodec.dll.a就写成avcodec

3.2.2 调用函数

在main.cpp中调用av_version_info函数，获取FFmpeg的版本信息。

#include "mainwindow.h"














#include <QApplication>




// 为了使用qDebug函数
#include <QDebug>


// FFmpeg是C语言库
// 有了extern "C"，才能在C++中导入C语言函数
extern "C" {
#include <libavcodec/avcodec.h>
}


int main(int argc, char *argv[]) {
    // 打印版本信息
    qDebug() << av_version_info();
    
    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}

3.2.3 拷贝dll文件

Qt程序编译成功后，会生成一个exe文件

  • exe是Windows中的一种可执行文件
  • 我们编写的程序代码最终都存在了exe文件中

为了保证exe在运行时能成功调用FFmpeg的函数，那么就得让exe能够找到FFmpeg的dll文件（动态库文件）。可以将**%FFMPEG_HOME%/bin**目录中的所有dll文件拷贝到exe文件所在的目录中，exe在运行的时候，能自动找到跟它同一目录下的dll文件。

可以通过查看构建目录得知exe文件所在的目录。

运行程序后，如果能在控制台看到4.3.2字样的输出信息，说明FFmpeg已经集成成功。

3.2.4 dll的搜索顺序

exe在寻找dll文件时，大概按照以下优先级顺序去查找（这里只列出了大概的搜索路径，并没有写全）：

  1. exe所在的目录

  2. Windows的System目录

    • C:/Windows/System
    • C:/Windows/System32

  3. Windows目录

    • C:/Windows

  4. 环境变量Path中的路径

    • 所以可以考虑将**%FFMPEG_HOME%/bin**目录配置到Path变量中
    • 置于如何配置Windows的环境变量Path，这是基本开发常识了，就不再讲解了

第1种方式需要在每一个Qt程序中都拷贝一份FFmpeg的dll文件，第2~4种方式可以让多个Qt程序共用同一份FFmpeg的dll文件。

3.3 .pro文件

.pro文件是Qt项目的主配置文件。

# 包含了core、gui两个模块
QT       += core gui


# 高于4版本，就包含widgets模块
greaterThan(QT_MAJOR_VERSION, 4): QT += widgets

# 源代码
SOURCES += \
    main.cpp \
    mainwindow.cpp

# 头文件
HEADERS += \
    mainwindow.h

# ui文件
FORMS += \
    mainwindow.ui

3.4 常用快捷键

  • 字体缩放：Ctrl + 鼠标滚轮
  • 帮助文档：F1
  • 注释：Ctrl + /
  • 同名的.h、.cpp文件之间切换：F4

四、Mac开发环境搭建

在不同的Mac环境下，实践出来的效果可能跟本教程会有所差异。我的Mac环境是：Intel CPU、macOS Big Sur（11.2.2）。

1. FFMpeg安装

在Mac环境中，直接使用Homebrew安装FFmpeg即可。还没有安装Homebrew，或者嫌Homebrew下载速度慢的童鞋，可以参考这篇文章：《Mac安装Homebrew》。

brew install ffmpeg

安装完毕后，如果能成功在命令行查看FFmpeg的版本号，那说明已经安装成功。

ffmpeg -version

查看FFmpeg版本

1.1 目录结构

通过brew install安装的软件会存放到 /usr/local/Cellar 目录中，通过以下命令可以打开FFmpeg的安装目录。

cd /usr/local/Cellar/ffmpeg












open .

FFmpeg的目录结构

  • bin：有编译好的可执行程序：ffmpeg、ffplay等，可以直接在命令行上使用，比如
    • ffplay xx.mp4：可以直接播放某个视频
    • ffmpeg -version：可以查看FFmpeg的版本号
  • include：开发时需要包含的头文件
  • lib：链接时需要用到的库文件

2. Qt安装

通过brew install安装Qt，最终被安装在 /usr/local/Cellar/qt 目录。

brew install qt

通过brew install –cask安装Qt Creator，最终被安装在 /usr/local/Caskroom/qt-creator 目录。

brew install --cask qt-creator

2.1 配置

通过brew安装的Qt和Qt Creator是分开的，需要在Qt Creator中设置一下Qt的路径。

偏好设置

设置Qt

Qt的路径是在 /usr/local 中，默认是隐藏的。

  • 可以使用快捷键 Command + Shift + . 显示隐藏文件和文件夹
  • 可以使用快捷键 Command + Shift + G 手动输入Qt的文件夹：/usr/local/Cellar/qt

Qt的文件夹

选择bin目录下的qmake。

qmake

确定

设置64bit那一项为默认开发环境。

默认开发环境

滚动到底下，选择刚才设置的Qt版本。

选择Qt版本

3. Qt开发

3.1 新建项目

新建项目的操作和Windows版本差不多。

选择开发环境

运行后的效果如下图所示。

运行效果

3.2 设置头文件路径

  • INCLUDEPATH += /usr/local/Cellar/ffmpeg/版本号/include

3.3 设置库文件路径

**注意:结合ffmpeg的lib目录下的库列表,获取自己当前项目需要的库即可 **

  • LIBS += -L /usr/local/Cellar/ffmpeg/版本号/lib\
    •        -lavcodec \ 













    •        -lavdevice \













    •        -lavfilter \













    •        -lavformat \













    •        -lavutil \













    •        -lpostproc \













    •        -lswscale \













    •         ....













# 设置头文件路径
INCLUDEPATH += /usr/local/Cellar/ffmpeg/4.3.2/include

# 设置库文件路径
LIBS += -L/usr/local/Cellar/ffmpeg/4.3.2/lib \
        -lavcodec \

        -lavdevice \

        -lavfilter \

        -lavformat \

        -lavutil \

        -lpostproc \

        -lswscale \

        -lswresample \
        -lavresample

打印FFmpeg版本号。

#include "mainwindow.h"














#include <QApplication>


#include <QDebug>

extern "C" {
#include <libavcodec/avcodec.h>
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    // 打印版本号
    qDebug() << av_version_info();


    QApplication a(argc, argv);
    MainWindow w;
    w.show();
    return a.exec();
}

FFmpeg版本号

五、Qt开发基础

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THE END

# 音视频开发
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