【秒懂音视频开发】04_Windows开发环境搭建

FFmpeg

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。

简介

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

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。

• Windows版本下载：ffmpeg-4.3.2-2021-02-27-full_build-shared.7z
• 源码下载：ffmpeg-4.3.2.tar.xz
  • 网上编译好的FFmpeg一般是完整版，体积比较大
  • 日后我们可以根据实际需要，对FFmpeg的源码进行裁剪后再进行重新编译

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

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++。

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）。

• 下载地址：https://download.qt.io/archive/qt/5.14/5.14.2/
• Windows系统选择下载：qt-opensource-windows-x86-5.14.2.exe

安装

需要先注册，再进行登录。

勾选MinGW 64bit编译器（我电脑的系统是64bit）。

如果后期想阅读Qt源码，就选择勾选Qt源码。

默认已经勾选了QtCreator。

解决控制台中文乱码

工具 -> 选项。

文本编辑器 -> 行为 -> 文本编码 -> 默认编码。

开发初探

第一个Qt项目

打开QtCreator，文件 -> 新建文件或项目。

Application -> Qt Widgets Application。

设置项目名称和项目的存放路径。

QtCreator默认会创建一个MainWindow类（主窗口）。

勾选MinGW编译器。

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）。

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）。

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();
}

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）

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

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();
}

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。

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。

.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

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