JavaCV推流实战(MP4档案)-编程知识-白鹭情

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本篇概览

自己的mp4档案，如何让更多的人远程播放？如下图所示：

在这里插入图片描述

这里简单解释一下上图的功能：

部署开源流媒体服务器SRS
开发名为PushMp4的java应用，该应用会读取本机磁盘上的Mp4档案，读取每一帧，推送到SRS上
每个想看视频的人，就在自己计算机上用流媒体播放软件（例如VLC）连接SRS，播放PushMp4推上来的视频

今天咱们就来完成上图中的实战，整个程序分为以下步骤：

环境信息
准备MP4档案
用docker部署SRS
java应用开发和运行
VLC播放

环境信息

本次实战，我这边涉及的环境信息如下，供您参考：

作业系统：macOS Monterey
JDK：1.8.0_211
JavaCV：1.5.6
SRS：3

准备MP4档案

准备一个普通的MP4视频档案即可，我是在线下载了视频开发常用的大熊兔视频，地址是：
https://www.learningcontainer.com/wp-content/uploads/2020/05/sample-mp4-file.mp4

用docker部署SRS

SRS是著名的开源的媒体服务器，推到这里的流，都可以用媒体播放器在线播放，为了简单起见，我在docker环境下一行命令完成部署：

docker run -p 1935:1935 -p 1985:1985 -p 8080:8080 ossrs/srs:3

此刻SRS服务正在运行中，可以推流上去了

开发JavaCV应用

接下来进入最重要的编码阶段，新建名为simple-grab-push的maven工程，pom.xml如下（那个名为javacv-tutorials的父工程其实没有什么作用，我这里只是为了方便管理多个工程的代码而已，您可以洗掉这个父工程节点）：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>javacv-tutorials</artifactId>
        <groupId>com.bolingcavalry</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>com.bolingcavalry</groupId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <artifactId>simple-grab-push</artifactId>
    <packaging>jar</packaging>

    <properties>
        <!-- javacpp当前版本 -->
        <javacpp.version>1.5.6</javacpp.version>
    </properties>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>ch.qos.logback</groupId>
            <artifactId>logback-classic</artifactId>
            <version>1.2.3</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId>
            <artifactId>log4j-to-slf4j</artifactId>
            <version>2.13.3</version>
        </dependency>

        <!-- javacv相关依赖，一个就够了 -->
        <dependency>
            <groupId>org.bytedeco</groupId>
            <artifactId>javacv-platform</artifactId>
            <version>${javacpp.version}</version>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

从上述档案可见，JavaCV的依赖只有一个javacv-platform，挺简洁
接下来开始编码，在编码前，先把整个流程画出来，这样写代码就清晰多了：

在这里插入图片描述

从上图可见流程很简单，这里将所有代码写在一个java类中：

package com.bolingcavalry.grabpush;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.bytedeco.ffmpeg.avcodec.AVCodecParameters;
import org.bytedeco.ffmpeg.avformat.AVFormatContext;
import org.bytedeco.ffmpeg.avformat.AVStream;
import org.bytedeco.ffmpeg.global.avcodec;
import org.bytedeco.ffmpeg.global.avutil;
import org.bytedeco.javacv.FFmpegFrameGrabber;
import org.bytedeco.javacv.FFmpegFrameRecorder;
import org.bytedeco.javacv.FFmpegLogCallback;
import org.bytedeco.javacv.Frame;

/**
 * @author willzhao
 * @version 1.0
 * @description 读取指定的mp4档案，推送到SRS服务器
 * @date 2021/11/19 8:49
 */
@Slf4j
public class PushMp4 {
    /**
     * 本地MP4档案的完整路径(两分零五秒的视频)
     */
    private static final String MP4_FILE_PATH = "/Users/zhaoqin/temp/202111/20/sample-mp4-file.mp4";

    /**
     * SRS的推流地址
     */
    private static final String SRS_PUSH_ADDRESS = "rtmp://192.168.50.43:11935/live/livestream";

    /**
     * 读取指定的mp4档案，推送到SRS服务器
     * @param sourceFilePath 视频档案的绝对路径
     * @param PUSH_ADDRESS 推流地址
     * @throws Exception
     */
    private static void grabAndPush(String sourceFilePath, String PUSH_ADDRESS) throws Exception {
        // ffmepg日志级别
        avutil.av_log_set_level(avutil.AV_LOG_ERROR);
        FFmpegLogCallback.set();

        // 实体化帧抓取器物件，将档案路径传入
        FFmpegFrameGrabber grabber = new FFmpegFrameGrabber(MP4_FILE_PATH);

        long startTime = System.currentTimeMillis();

        log.info("开始初始化帧抓取器");

        // 初始化帧抓取器，例如资料结构（时间戳、编码器背景关系、帧物件等），
        // 如果入参等于true，还会呼叫avformat_find_stream_info方法获取流的信息，放入AVFormatContext型别的成员变量oc中
        grabber.start(true);

        log.info("帧抓取器初始化完成，耗时[{}]毫秒", System.currentTimeMillis()-startTime);

        // grabber.start方法中，初始化的译码器信息存在放在grabber的成员变量oc中
        AVFormatContext avFormatContext = grabber.getFormatContext();

        // 档案内有几个媒体流（一般是视频流+音频流）
        int streamNum = avFormatContext.nb_streams();

        // 没有媒体流就不用继续了
        if (streamNum<1) {
            log.error("档案内不存在媒体流");
            return;
        }

        // 取得视频的帧率
        int frameRate = (int)grabber.getVideoFrameRate();

        log.info("视频帧率[{}]，视频时长[{}]秒，媒体流数量[{}]",
                frameRate,
                avFormatContext.duration()/1000000,
                avFormatContext.nb_streams());

        // 遍历每一个流，检查其型别
        for (int i=0; i< streamNum; i++) {
            AVStream avStream = avFormatContext.streams(i);
            AVCodecParameters avCodecParameters = avStream.codecpar();
            log.info("流的索引[{}]，编码器型别[{}]，编码器ID[{}]", i, avCodecParameters.codec_type(), avCodecParameters.codec_id());
        }

        // 视频宽度
        int frameWidth = grabber.getImageWidth();
        // 视频高度
        int frameHeight = grabber.getImageHeight();
        // 音频通道数量
        int audioChannels = grabber.getAudioChannels();

        log.info("视频宽度[{}]，视频高度[{}]，音频通道数[{}]",
                frameWidth,
                frameHeight,
                audioChannels);

        // 实体化FFmpegFrameRecorder，将SRS的推送地址传入
        FFmpegFrameRecorder recorder = new FFmpegFrameRecorder(SRS_PUSH_ADDRESS,
                frameWidth,
                frameHeight,
                audioChannels);

        // 设定编码格式
        recorder.setVideoCodec(avcodec.AV_CODEC_ID_H264);

        // 设定封装格式
        recorder.setFormat("flv");

        // 一秒内的帧数
        recorder.setFrameRate(frameRate);

        // 两个关键帧之间的帧数
        recorder.setGopSize(frameRate);

        // 设定音频通道数，与视频源的通道数相等
        recorder.setAudioChannels(grabber.getAudioChannels());

        startTime = System.currentTimeMillis();
        log.info("开始初始化帧抓取器");

        // 初始化帧录制器，例如资料结构（音频流、视频流指标，编码器），
        // 呼叫av_guess_format方法，确定视频输出时的封装方式，
        // 媒体背景关系物件的存储器分配，
        // 编码器的各项自变量设定
        recorder.start();

        log.info("帧录制初始化完成，耗时[{}]毫秒", System.currentTimeMillis()-startTime);

        Frame frame;

        startTime = System.currentTimeMillis();

        log.info("开始推流");

        long videoTS = 0;

        int videoFrameNum = 0;
        int audioFrameNum = 0;
        int dataFrameNum = 0;

        // 假设一秒钟15帧，那么两帧间隔就是(1000/15)毫秒
        int interVal = 1000/frameRate;
        // 发送完一帧后sleep的时间，不能完全等于(1000/frameRate)，不然会卡顿，
        // 要更小一些，这里取八分之一
        interVal/=8;

        // 持续从视频源取帧
        while (null!=(frame=grabber.grab())) {
            videoTS = 1000 * (System.currentTimeMillis() - startTime);

            // 时间戳
            recorder.setTimestamp(videoTS);

            // 有影像，就把视频帧加一
            if (null!=frame.image) {
                videoFrameNum++;
            }

            // 有声音，就把音频帧加一
            if (null!=frame.samples) {
                audioFrameNum++;
            }

            // 有资料，就把资料帧加一
            if (null!=frame.data) {
                dataFrameNum++;
            }

            // 取出的每一帧，都推送到SRS
            recorder.record(frame);

            // 停顿一下再推送
            Thread.sleep(interVal);
        }

        log.info("推送完成，视频帧[{}]，音频帧[{}]，资料帧[{}]，耗时[{}]秒",
                videoFrameNum,
                audioFrameNum,
                dataFrameNum,
                (System.currentTimeMillis()-startTime)/1000);

        // 关闭帧录制器
        recorder.close();
        // 关闭帧抓取器
        grabber.close();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        grabAndPush(MP4_FILE_PATH, SRS_PUSH_ADDRESS);
    }
}

上述代码中每一行都有详细注释，就不多赘述了，只有下面这四处关键需要注意：

MP4_FILE_PATH是本地MP4档案存放的地方，请改为自己计算机上MP4档案存放的位置
SRS_PUSH_ADDRESS是SRS服务的推流地址，请改为自己的SRS服务部署的地址
grabber.start(true)方法执行的时候，内部是帧抓取器的初始化流程，会取得MP4档案的相关信息
recorder.record(frame)方法执行的时候，会将帧推送到SRS服务器

编码完成后运行此类，控制台日志如下所示，可见成功的取到了MP4档案的帧率、时长、译码器、媒体流等信息，然后开始推流了：

23:21:48.107 [main] INFO com.bolingcavalry.grabpush.PushMp4 - 开始初始化帧抓取器
23:21:48.267 [main] INFO com.bolingcavalry.grabpush.PushMp4 - 帧抓取器初始化完成，耗时[163]毫秒
23:21:48.277 [main] INFO com.bolingcavalry.grabpush.PushMp4 - 视频帧率[15]，视频时长[125]秒，媒体流数量[2]
23:21:48.277 [main] INFO com.bolingcavalry.grabpush.PushMp4 - 流的索引[0]，编码器型别[0]，编码器ID[27]
23:21:48.277 [main] INFO com.bolingcavalry.grabpush.PushMp4 - 流的索引[1]，编码器型别[1]，编码器ID[86018]
23:21:48.279 [main] INFO com.bolingcavalry.grabpush.PushMp4 - 视频宽度[320]，视频高度[240]，音频通道数[6]
23:21:48.294 [main] INFO com.bolingcavalry.grabpush.PushMp4 - 开始初始化帧抓取器
23:21:48.727 [main] INFO com.bolingcavalry.grabpush.PushMp4 - 帧录制初始化完成，耗时[433]毫秒
23:21:48.727 [main] INFO com.bolingcavalry.grabpush.PushMp4 - 开始推流