基于FFmpeg进行RTMP推流(二)

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在前面一节基于FFmpeg进行RTMP推流(一)我们写了最简单的一版推流代码。但细心调试过的兄弟会发现当我们把文件换成mp4后,发现上面的代码在写入文件头时报错。也就是说上一版的代码是有bug的。

问题一 incompatible with output codec id

我们先看下bug提示:


3.png

定位之后发现是在这里出错。

    //写入头部信息
    ret = avformat_write_header(octx, 0);

我们跟踪一下源代码:

4.png

原来和这个字段有关。我们看下这个字段的定义:

    /**
     * Additional information about the codec (corresponds to the AVI FOURCC).
     */
    uint32_t         codec_tag;

与编码相关的附加信息。在根据源码我们知道这里得设置为0。而代码中我们设置编码器用的avcodec_parameters_copy(out->codecpar, ictx->streams[i]->codecpar)但我们却设置成了out->codec->codec_tag = 0;这个根本没有匹配。也就是说
AVCodecContext *codec;codec->codec_tag 对应。
AVCodecParameters *codecpar;codecpar->codec_tag对应。从注释看到AVCodecContext *codec;已经被弃用。最好使用AVCodecParameters。同样对应四种方法:

        //将输入编解码器上下文信息 copy 给输出编解码器上下文
        //ret = avcodec_copy_context(out_stream->codec, in_stream->codec);
        ret = avcodec_parameters_copy(out_stream->codecpar, in_stream->codecpar);
        //ret = avcodec_parameters_from_context(out_stream->codecpar, in_stream->codec);
        //ret = avcodec_parameters_to_context(out_stream->codec, in_stream->codecpar);

最终我们就可以修改我们的代码,也就是将:

    for (int i = 0; i < ictx->nb_streams; i++) {
        //创建一个新的流到octx中
        AVStream *out = avformat_new_stream(octx, ictx->streams[i]->codec->codec);
        if (!out) {
            return avError(0);
        }
        //复制配置信息 用于mp4 过时的方法
        //ret=avcodec_copy_context(out->codec, ictx->streams[i]->codec);
        ret = avcodec_parameters_copy(out->codecpar, ictx->streams[i]->codecpar);
        if (ret < 0) {
            return avError(ret);
        }
        out->codec->codec_tag = 0;
    }

修改为:

    for (i = 0; i < ictx->nb_streams; i++) {

        //获取输入视频流
        AVStream *in_stream = ictx->streams[i];
        //为输出上下文添加音视频流(初始化一个音视频流容器)
        AVStream *out_stream = avformat_new_stream(octx, in_stream->codec->codec);
        if (!out_stream) {
            printf("未能成功添加音视频流\n");
            ret = AVERROR_UNKNOWN;
        }

        //将输入编解码器上下文信息 copy 给输出编解码器上下文
        //ret = avcodec_copy_context(out_stream->codec, in_stream->codec);
        ret = avcodec_parameters_copy(out_stream->codecpar, in_stream->codecpar);
        //ret = avcodec_parameters_from_context(out_stream->codecpar, in_stream->codec);
        //ret = avcodec_parameters_to_context(out_stream->codec, in_stream->codecpar);
        if (ret < 0) {
            printf("copy 编解码器上下文失败\n");
        }
        out_stream->codecpar->codec_tag = 0;

        out_stream->codec->codec_tag = 0;
        if (octx->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER) {
            out_stream->codec->flags = out_stream->codec->flags | CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
        }
    }

    //输入流数据的数量循环
    for (i = 0; i < ictx->nb_streams; i++) {
        if (ictx->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
            videoindex = i;
            break;
        }
    }

问题二 视频卡顿

解决完上面的问题后,我们发现播放的视频会卡顿。说明我们推流的速度有问题。快了或慢了都会有问题。我们大概可以定位到,我们在计算延时的时候出现了错误。我们先看下计算延时时间的代码:

//计算转换时间戳 pts dts
        //获取时间基数
        AVRational itime = ictx->streams[avPacket.stream_index]->time_base;
        AVRational otime = octx->streams[avPacket.stream_index]->time_base;
        avPacket.pts = av_rescale_q_rnd(avPacket.pts, itime, otime, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_NEAR_INF));
        avPacket.dts = av_rescale_q_rnd(avPacket.pts, itime, otime, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_NEAR_INF));
        //到这一帧时候经历了多长时间
        avPacket.duration = av_rescale_q_rnd(avPacket.duration, itime, otime, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_NEAR_INF));
        avPacket.pos = -1;
        //视频帧推送速度
        if (ictx->streams[avPacket.stream_index]->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
            AVRational tb = ictx->streams[avPacket.stream_index]->time_base;
            //已经过去的时间
            long long now = av_gettime() - startTime;
            long long dts = 0;
            dts = avPacket.dts * (1000 * 1000 * r2d(tb));
            if (dts > now)
                av_usleep(dts - now);
            else {
                cout << "sss";
            }
        }

我们先做了dts和pts的转化,然后再根据dts获取播放的时间,最终计算和当前时间的时间差。

  • 第一个问题。avPacket.dts我们使用的是pts来计算的,这个是有问题的。如果存在B帧的话,这个值就会出错。
  • 第二个问题。dts = avPacket.dts * (1000 * 1000 * r2d(tb));相当于dts = avPacket.dts * (1000 * 1000 * (tb.num/tb.den));这个计算也是有问题的。因为在这一版的FFmpeg中。out_stream->time_base的值为1/9000000。这里我们确以1/1000000计算的,这个当然就错了。有人问,我怎么知道是1/9000000,我们看初始化流时候的源码:
5.png

这里设置了time_base。有没有觉得豁然开朗。问题我们找到了,解决当然就简单了。我们这样解决

  • 1 就算延时时间差以AV_TIME_BASE(1000000)为单位。
  • 2 延时后再根据out_stream->time_base计算AVPacket的pts和dts。
        //延时
        if (pkt.stream_index == videoindex) {
            AVRational time_base = ictx->streams[videoindex]->time_base;
            AVRational time_base_q = { 1,AV_TIME_BASE };
            //计算视频播放时间
            int64_t pts_time = av_rescale_q(pkt.dts, time_base, time_base_q);
            //计算实际视频的播放时间
            int64_t now_time = av_gettime() - start_time;

            AVRational avr = ictx->streams[videoindex]->time_base;
            cout << avr.num << " " << avr.den << "  "<<pkt.dts <<"  "<<pkt.pts<<"   "<< pts_time <<endl;
            if (pts_time > now_time) {
                //睡眠一段时间(目的是让当前视频记录的播放时间与实际时间同步)
                av_usleep((unsigned int)(pts_time - now_time));
            }
        }

        in_stream = ictx->streams[pkt.stream_index];
        out_stream = octx->streams[pkt.stream_index];

        //计算延时后,重新指定时间戳
        pkt.pts = av_rescale_q_rnd(pkt.pts, in_stream->time_base, out_stream->time_base,(AVRounding) (AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_PASS_MINMAX));
        pkt.dts = av_rescale_q_rnd(pkt.dts, in_stream->time_base, out_stream->time_base, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_PASS_MINMAX));
        pkt.duration = (int)av_rescale_q(pkt.duration, in_stream->time_base, out_stream->time_base);
        //字节流的位置,-1 表示不知道字节流位置
        pkt.pos = -1;

OK以上问题全部解决

这里贴出完整的代码:

#include <iostream>
using namespace std;
//引入头文件
extern "C"
{
#include "libavformat/avformat.h"
    //引入时间
#include "libavutil/time.h"
}
//引入库
#pragma comment(lib,"avformat.lib")
//工具库,包括获取错误信息等
#pragma comment(lib,"avutil.lib")
//编解码的库
#pragma comment(lib,"avcodec.lib")

int avError(int errNum);

static double r2d(AVRational r)
{
    return r.num == 0 || r.den == 0 ? 0. : (double)r.num / (double)r.den;
}
int main() {
    int videoindex = -1;
    //所有代码执行之前要调用av_register_all和avformat_network_init
    //初始化所有的封装和解封装 flv mp4 mp3 mov。不包含编码和解码
    av_register_all();

    //初始化网络库
    avformat_network_init();

    //使用的相对路径,执行文件在bin目录下。test.mp4放到bin目录下即可
    const char *inUrl = "hs.mp4";
    //输出的地址
    const char *outUrl = "rtmp://192.166.11.13/live";

    //////////////////////////////////////////////////////////////////
    //                   输入流处理部分
    /////////////////////////////////////////////////////////////////
    //打开文件,解封装 avformat_open_input
    //AVFormatContext **ps  输入封装的上下文。包含所有的格式内容和所有的IO。如果是文件就是文件IO,网络就对应网络IO
    //const char *url  路径
    //AVInputFormt * fmt 封装器
    //AVDictionary ** options 参数设置
    AVFormatContext *ictx = NULL;

    AVOutputFormat *ofmt = NULL;

    //打开文件,解封文件头
    int ret = avformat_open_input(&ictx, inUrl, 0, NULL);
    if (ret < 0) {
        return avError(ret);
    }
    cout << "avformat_open_input success!" << endl;
    //获取音频视频的信息 .h264 flv 没有头信息
    ret = avformat_find_stream_info(ictx, 0);
    if (ret != 0) {
        return avError(ret);
    }
    //打印视频视频信息
    //0打印所有  inUrl 打印时候显示,
    av_dump_format(ictx, 0, inUrl, 0);

    //////////////////////////////////////////////////////////////////
    //                   输出流处理部分
    /////////////////////////////////////////////////////////////////
    AVFormatContext * octx = NULL;
    //如果是输入文件 flv可以不传,可以从文件中判断。如果是流则必须传
    //创建输出上下文
    ret = avformat_alloc_output_context2(&octx, NULL, "flv", outUrl);
    if (ret < 0) {
        return avError(ret);
    }
    cout << "avformat_alloc_output_context2 success!" << endl;
    
    ofmt = octx->oformat;
    cout << "nb_streams  " << ictx->nb_streams << endl;
    int i;
    //for (i = 0; i < ictx->nb_streams; i++) {
    //  cout << "i " << i <<"  "<< ictx->nb_streams<< endl;
    //  AVStream *in_stream = ictx->streams[i];
    //  AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(in_stream->codecpar->codec_id);
    //  AVStream *out_stream = avformat_new_stream(octx, codec);
    //  if (!out_stream) {
    //      printf("Failed allocating output stream\n");
    //      ret = AVERROR_UNKNOWN;
    //  }
    //  AVCodecContext *pCodecCtx = avcodec_alloc_context3(codec);
    //  ret = avcodec_parameters_to_context(pCodecCtx, in_stream->codecpar);
    //  if (ret < 0) {
    //      printf("Failed to copy context input to output stream codec context\n");
    //  }
    //  pCodecCtx->codec_tag = 0;
    //  if (octx->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER) {
    //      pCodecCtx->flags |= CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
    //  }
    //  ret = avcodec_parameters_from_context(out_stream->codecpar, pCodecCtx);
    //  if (ret < 0) {
    //      printf("Failed to copy context input to output stream codec context\n");
    //  }
    //}

    for (i = 0; i < ictx->nb_streams; i++) {

        //获取输入视频流
        AVStream *in_stream = ictx->streams[i];
        //为输出上下文添加音视频流(初始化一个音视频流容器)
        AVStream *out_stream = avformat_new_stream(octx, in_stream->codec->codec);
        if (!out_stream) {
            printf("未能成功添加音视频流\n");
            ret = AVERROR_UNKNOWN;
        }

        //将输入编解码器上下文信息 copy 给输出编解码器上下文
        //ret = avcodec_copy_context(out_stream->codec, in_stream->codec);
        ret = avcodec_parameters_copy(out_stream->codecpar, in_stream->codecpar);
        //ret = avcodec_parameters_from_context(out_stream->codecpar, in_stream->codec);
        //ret = avcodec_parameters_to_context(out_stream->codec, in_stream->codecpar);
        if (ret < 0) {
            printf("copy 编解码器上下文失败\n");
        }
        out_stream->codecpar->codec_tag = 0;

        out_stream->codec->codec_tag = 0;
        if (octx->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER) {
            out_stream->codec->flags = out_stream->codec->flags | CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
        }
    }

    //输入流数据的数量循环
    for (i = 0; i < ictx->nb_streams; i++) {
        if (ictx->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
            videoindex = i;
            break;
        }
    }

    av_dump_format(octx, 0, outUrl, 1);

    //////////////////////////////////////////////////////////////////
    //                   准备推流
    /////////////////////////////////////////////////////////////////

    //打开IO
    ret = avio_open(&octx->pb, outUrl, AVIO_FLAG_WRITE);
    if (ret < 0) {
        avError(ret);
    }

    //写入头部信息
    ret = avformat_write_header(octx, 0);
    if (ret < 0) {
        avError(ret);
    }
    cout << "avformat_write_header Success!" << endl;
    //推流每一帧数据
    //int64_t pts  [ pts*(num/den)  第几秒显示]
    //int64_t dts  解码时间 [P帧(相对于上一帧的变化) I帧(关键帧,完整的数据) B帧(上一帧和下一帧的变化)]  有了B帧压缩率更高。
    //uint8_t *data    
    //int size
    //int stream_index
    //int flag
    AVPacket pkt;
    //获取当前的时间戳  微妙
    long long start_time = av_gettime();
    long long frame_index = 0;
    while (1) {
        //输入输出视频流
        AVStream *in_stream, *out_stream;
        //获取解码前数据
        ret = av_read_frame(ictx, &pkt);
        if (ret < 0) {
            break;
        }

        /*
        PTS(Presentation Time Stamp)显示播放时间
        DTS(Decoding Time Stamp)解码时间
        */
        //没有显示时间(比如未解码的 H.264 )
        if (pkt.pts == AV_NOPTS_VALUE) {
            //AVRational time_base:时基。通过该值可以把PTS,DTS转化为真正的时间。
            AVRational time_base1 = ictx->streams[videoindex]->time_base;

            //计算两帧之间的时间
            /*
            r_frame_rate 基流帧速率  (不是太懂)
            av_q2d 转化为double类型
            */
            int64_t calc_duration = (double)AV_TIME_BASE / av_q2d(ictx->streams[videoindex]->r_frame_rate);

            //配置参数
            pkt.pts = (double)(frame_index*calc_duration) / (double)(av_q2d(time_base1)*AV_TIME_BASE);
            pkt.dts = pkt.pts;
            pkt.duration = (double)calc_duration / (double)(av_q2d(time_base1)*AV_TIME_BASE);
        }

        //延时
        if (pkt.stream_index == videoindex) {
            AVRational time_base = ictx->streams[videoindex]->time_base;
            AVRational time_base_q = { 1,AV_TIME_BASE };
            //计算视频播放时间
            int64_t pts_time = av_rescale_q(pkt.dts, time_base, time_base_q);
            //计算实际视频的播放时间
            int64_t now_time = av_gettime() - start_time;

            AVRational avr = ictx->streams[videoindex]->time_base;
            cout << avr.num << " " << avr.den << "  "<<pkt.dts <<"  "<<pkt.pts<<"   "<< pts_time <<endl;
            if (pts_time > now_time) {
                //睡眠一段时间(目的是让当前视频记录的播放时间与实际时间同步)
                av_usleep((unsigned int)(pts_time - now_time));
            }
        }

        in_stream = ictx->streams[pkt.stream_index];
        out_stream = octx->streams[pkt.stream_index];

        //计算延时后,重新指定时间戳
        pkt.pts = av_rescale_q_rnd(pkt.pts, in_stream->time_base, out_stream->time_base,(AVRounding) (AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_PASS_MINMAX));
        pkt.dts = av_rescale_q_rnd(pkt.dts, in_stream->time_base, out_stream->time_base, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_PASS_MINMAX));
        pkt.duration = (int)av_rescale_q(pkt.duration, in_stream->time_base, out_stream->time_base);
        //字节流的位置,-1 表示不知道字节流位置
        pkt.pos = -1;

        if (pkt.stream_index == videoindex) {
            printf("Send %8d video frames to output URL\n", frame_index);
            frame_index++;
        }

        //向输出上下文发送(向地址推送)
        ret = av_interleaved_write_frame(octx, &pkt);

        if (ret < 0) {
            printf("发送数据包出错\n");
            break;
        }

        //释放
        av_free_packet(&pkt);
    }
    return 0;
}

int avError(int errNum) {
    char buf[1024];
    //获取错误信息
    av_strerror(errNum, buf, sizeof(buf));
    cout << " failed! " << buf << endl;
    return -1;
}

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