Ffmpeg 获取USB Camera 视频流

本文讲述的案例是如何通过Ffmpeg实现从USB Camera中获取视频流并将视频流保存到MP4文件。

本文亦适用于从USB Camera 获取视频流并将视频流转发到rtmp服务的案例，二者基本的原理和流程

一样，不同的仅仅是输出上下文。

首先撇开Ffmpeg说说基本的原理，一直觉得基本的原理是最重要的，理解了基本的原理即使出现

问题也能快速定位问题。USB Camera 对操作系统来说就是一个USB 设备，应用程序如何获得设备的基本

信息又如何跟设备进行通信呢？答案是通过设备的驱动程序，当然应用程序不会直接调用设备的驱动程序，

因为没有这个权限。一般来说，应用程序会调用操作系统API间接跟设备打交道。说到这里肯定有人会说从

USB设备获取视频流岂不是很麻烦？如果每一步都是我们自己做肯定很麻烦，幸好这个世界有库存在，库

可以解决很多问题。DShow 这个库就实现了对USB Camera设备的封装，对外暴露打开，取流，关闭等接口。

本文讲的是如何通过Ffmpeg实现从USB Camera取流，是不是Ffmpeg调用了DShow封装好的接口？是的，事

实就是这样。说了半天只是从底层描述了Ffmpeg如何获跟USB Camera打交道，下面给出从取流到保存成文

件的基本流程。

图1   Ffmpeg取流保存文件基本流程

图1 展示了Ffmpeg 获取USB Camera视频流并保存到本地文件的基本流程，如果您看过我之前写的博客应该知道

大的流程基本相同，不同的是之前大多数情况下的视频源输入的是视频流地址，本案例视频源输入的是设备的名称，

具体的名称可以从设备管理器中查看。基本代码如下：

一.打开设备获取设备基本信息。需要注意的是输入的视频格式需要填写dshow，参数rtbufsize用来设置缓冲大小，

如果缓冲小了可能会出现丢帧的情况。

int OpenInput(string inputUrl)
{
	inputContext = avformat_alloc_context();
	lastReadPacktTime = av_gettime();
	inputContext->interrupt_callback.callback = interrupt_cb;
	 AVInputFormat *ifmt = av_find_input_format("dshow");
	 AVDictionary *format_opts =  nullptr;
	 av_dict_set_int(&format_opts, "rtbufsize", 18432000  , 0);

	int ret = avformat_open_input(&inputContext, inputUrl.c_str(), ifmt,&format_opts);
	if(ret < 0)
	{
		av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Input file open input failed\n");
		return  ret;
	}
	ret = avformat_find_stream_info(inputContext,nullptr);
	if(ret < 0)
	{
		av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Find input file stream inform failed\n");
	}
	else
	{
		av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "Open input file  %s success\n",inputUrl.c_str());
	}
	return ret;
}

二.读取视频包。注意这里的视频包是”编码”以后的数据，这里的编码不同于很复杂H264算法，只是名义上编码，

读取视频包的代码如下：

shared_ptr<AVPacket> ReadPacketFromSource()
{
	shared_ptr<AVPacket> packet(static_cast<AVPacket*>(av_malloc(sizeof(AVPacket))), [&](AVPacket *p) { av_packet_free(&p); av_freep(&p);});
	av_init_packet(packet.get());
	lastReadPacktTime = av_gettime();
	int ret = av_read_frame(inputContext, packet.get());
	if(ret >= 0)
	{
		return packet;
	}
	else
	{
		return nullptr;
	}
}

三. 解码视频包，首先创建解码器，接着初始化解码器，最后是调用解码Ffmpeg API进行解码，具体的代码如下：

int InitDecodeContext(AVStream *inputStream)
{
	auto codecId = inputStream->codec->codec_id;
	auto codec = avcodec_find_decoder(codecId);
	if (!codec)
	{
		return -1;
	}

	int ret = avcodec_open2(inputStream->codec, codec, NULL);
	return ret;

}

bool Decode(AVStream* inputStream,AVPacket* packet, AVFrame *frame)
{
　　int gotFrame = 0;
　　auto hr = avcodec_decode_video2(inputStream->codec, frame, &gotFrame, packet);
　　if (hr >= 0 && gotFrame != 0)
　　{
　　　　return true;
　　}
　　return false;
}

　四. 编码 将视频包解码后要再编码的，编码之前同样需要初始化编码器。编码的格式设置为H264，具体的代码如下：

int initEncoderCodec(AVStream* inputStream,AVCodecContext **encodeContext)
{
　　　　　AVCodec *  picCodec;
　　 　　 picCodec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);
　　 　　(*encodeContext) = avcodec_alloc_context3(picCodec);
　　　　　(*encodeContext)->codec_id = picCodec->id;
	(*encodeContext)->has_b_frames = 0;
	(*encodeContext)->time_base.num = inputStream->codec->time_base.num;
	(*encodeContext)->time_base.den = inputStream->codec->time_base.den;
	(*encodeContext)->pix_fmt =  *picCodec->pix_fmts;
	(*encodeContext)->width = inputStream->codec->width;
	(*encodeContext)->height =inputStream->codec->height;
	(*encodeContext)->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
	int ret = avcodec_open2((*encodeContext), picCodec, nullptr);
	if (ret < 0)
	{
		std::cout<<"open video codec failed"<<endl;
		return  ret;
	}
	return 1;
}

std::shared_ptr<AVPacket> Encode(AVCodecContext *encodeContext,AVFrame * frame)
{
	int gotOutput = 0;
	std::shared_ptr<AVPacket> pkt(static_cast<AVPacket*>(av_malloc(sizeof(AVPacket))), [&](AVPacket *p) { av_packet_free(&p); av_freep(&p); });
	av_init_packet(pkt.get());
	pkt->data = NULL;
	pkt->size = 0;
	int ret = avcodec_encode_video2(encodeContext, pkt.get(), frame, &gotOutput);
	if (ret >= 0 && gotOutput)
	{
	　　return pkt;
	}
	else
	{
	　　return nullptr;
	}
}

　　五 . 封装写文件，编码后的视频数据不能直接写入文件，需要经过封装（打包）成mp4格式。首先我们得创建输出上下文，

并为它指定视频格式。具体的代码如下：

int OpenOutput(string outUrl,AVCodecContext *encodeCodec)
{

	int ret  = avformat_alloc_output_context2(&outputContext, nullptr, "mp4", outUrl.c_str());
	if(ret < 0)
	{
		av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "open output context failed\n");
		goto Error;
	}

	ret = avio_open2(&outputContext->pb, outUrl.c_str(), AVIO_FLAG_WRITE,nullptr, nullptr);
	if(ret < 0)
	{
		av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "open avio failed");
		goto Error;
	}

	for(int i = 0; i < inputContext->nb_streams; i++)
	{
		if(inputContext->streams[i]->codec->codec_type == AVMediaType::AVMEDIA_TYPE_AUDIO)
		{
			continue;
		}
		AVStream * stream = avformat_new_stream(outputContext, encodeCodec->codec);
		ret = avcodec_copy_context(stream->codec, encodeCodec);
		if(ret < 0)
		{
			av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "copy coddec context failed");
			goto Error;
		}
	}

	ret = avformat_write_header(outputContext, nullptr);
	if(ret < 0)
	{
		av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "format write header failed");
		goto Error;
	}

	av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, " Open output file success %s\n",outUrl.c_str());
	return ret ;
Error:
	if(outputContext)
	{
		for(int i = 0; i < outputContext->nb_streams; i++)
		{
			avcodec_close(outputContext->streams[i]->codec);
		}
		avformat_close_input(&outputContext);
	}
	return ret ;
}

int WritePacket(shared_ptr<AVPacket> packet)
{
	auto inputStream = inputContext->streams[packet->stream_index];
	auto outputStream = outputContext->streams[packet->stream_index];
	packet->pts = packet->dts = packetCount * (outputContext->streams[0]->time_base.den) /
		             outputContext->streams[0]->time_base.num / 30 ;
	//cout <<"pts:"<<packet->pts<<endl;
	packetCount++;
	return av_interleaved_write_frame(outputContext, packet.get());
}

　六 .调用实例

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{

	SwsScaleContext swsScaleContext;
	AVFrame *videoFrame = av_frame_alloc();
	AVFrame *pSwsVideoFrame = av_frame_alloc();

	Init();
	int ret = OpenInput("video=USB2.0 Camera");

	if(ret <0) goto Error;

	InitDecodeContext(inputContext->streams[0]);

	ret = initEncoderCodec(inputContext->streams[0],&encodeContext);

	if(ret >= 0)
	{
		ret = OpenOutput("D:\\usbCamera.mp4",encodeContext);
	}
	if(ret <0) goto Error;

	swsScaleContext.SetSrcResolution(inputContext->streams[0]->codec->width, inputContext->streams[0]->codec->height);

	swsScaleContext.SetDstResolution(encodeContext->width,encodeContext->height);
	swsScaleContext.SetFormat(inputContext->streams[0]->codec->pix_fmt, encodeContext->pix_fmt);
	initSwsContext(&pSwsContext, &swsScaleContext);
	initSwsFrame(pSwsVideoFrame,encodeContext->width, encodeContext->height);
	int64_t startTime = av_gettime();
	 while(true)
	 {
		auto packet = ReadPacketFromSource();
		if(av_gettime() - startTime > 30 * 1000 * 1000)
		{
			break;
		}
		if(packet && packet->stream_index == 0)
		{
			if(Decode(inputContext->streams[0],packet.get(),videoFrame))
			{
				sws_scale(pSwsContext, (const uint8_t *const *)videoFrame->data,
					videoFrame->linesize, 0, inputContext->streams[0]->codec->height, (uint8_t *const *)pSwsVideoFrame->data, pSwsVideoFrame->linesize);
				auto packetEncode = Encode(encodeContext,pSwsVideoFrame);
				if(packetEncode)
				{
					ret = WritePacket(packetEncode);
					//cout <<"ret:" << ret<<endl;
				}

			}

		}

	 }
	 cout <<"Get Picture End "<<endl;
	 av_frame_free(&videoFrame);
	 avcodec_close(encodeContext);
	 av_frame_free(&pSwsVideoFrame);

	Error:
	CloseInput();
	CloseOutput();

	while(true)
	{
		this_thread::sleep_for(chrono::seconds(100));
	}
	return 0;
}

　　

如需交流，可以加QQ群1038388075，766718184，或者QQ：350197870

视频教程 播放地址： http://www.iqiyi.com/u/1426749687

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