最简单的基于FFmpeg的AVDevice样例（读取摄像头）

=====================================================
最简单的基于FFmpeg的AVDevice样例文章列表：

最简单的基于FFmpeg的AVDevice样例（读取摄像头）

最简单的基于FFmpeg的AVDevice样例（屏幕录制）
=====================================================

FFmpeg中有一个和多媒体设备交互的类库：Libavdevice。

使用这个库能够读取电脑（或者其它设备上）的多媒体设备的数据，或者输出数据到指定的多媒体设备上。

Libavdevice支持以下设备作为输入端：

alsa
avfoundation
bktr
dshow
dv1394
fbdev
gdigrab
iec61883
jack
lavfi
libcdio
libdc1394
openal
oss
pulse
qtkit
sndio
video4linux2, v4l2
vfwcap
x11grab
decklink

Libavdevice支持以下设备作为输出端：

alsa
caca
decklink
fbdev
opengl
oss
pulse
sdl
sndio
xv

libavdevice使用

计划记录两个基于FFmpeg的libavdevice类库的样例。分成两篇文章写。

本文记录一个基于FFmpeg的Libavdevice类库读取摄像头数据的样例。下一篇文章记录一个基于FFmpeg的Libavdevice类库录制屏幕的样例。本文程序读取计算机上的摄像头的数据而且解码显示出来。

有关解码显示方面的代码本文不再详述，能够參考文章：
《100行代码实现最简单的基于FFMPEG+SDL的视频播放器（SDL1.x）》

本文主要记录使用libavdevice须要注意的步骤。

首先。使用libavdevice的时候须要包括其头文件：

#include "libavdevice/avdevice.h"

然后，在程序中须要注冊libavdevice：

avdevice_register_all();

接下来就能够使用libavdevice的功能了。

使用libavdevice读取数据和直接打开视频文件比較相似。

由于系统的设备也被FFmpeg觉得是一种输入的格式（即AVInputFormat）。使用FFmpeg打开一个普通的视频文件使用例如以下函数：

AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();
avformat_open_input(&pFormatCtx, "test.h265",NULL,NULL);

使用libavdevice的时候，唯一的不同在于须要首先查找用于输入的设备。在这里使用av_find_input_format()完毕：

AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();
AVInputFormat *ifmt=av_find_input_format("vfwcap");
avformat_open_input(&pFormatCtx, 0, ifmt,NULL);

上述代码首先指定了vfw设备作为输入设备。然后在URL中指定打开第0个设备（在我自己计算机上即是摄像头设备）。
在Windows平台上除了使用vfw设备作为输入设备之外。还能够使用DirectShow作为输入设备：

AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();
AVInputFormat *ifmt=av_find_input_format("dshow");
avformat_open_input(&pFormatCtx,"video=Integrated Camera",ifmt,NULL) ;

使用ffmpeg.exe打开vfw设备和Directshow设备的方法能够參考文章：
FFmpeg获取DirectShow设备数据（摄像头，录屏）

注意事项

1. URL的格式是"video={设备名称}"，可是设备名称外面不能加引號。比如在上述样例中URL是"video=Integrated Camera"，而不能写成"video=\"Integrated Camera\""，否则就无法打开设备。这与直接使用ffmpeg.exe打开dshow设备（命令为：ffmpeg -list_options true -f dshow -i video="Integrated Camera"）有非常大的不同。
2. Dshow的设备名称必须要提前获取。在这里有两种方法：

（1） 通过FFmpeg编程实现。使用例如以下代码：

//Show Device
void show_dshow_device(){
	AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();
	AVDictionary* options = NULL;
	av_dict_set(&options,"list_devices","true",0);
	AVInputFormat *iformat = av_find_input_format("dshow");
	printf("Device Info=============\n");
	avformat_open_input(&pFormatCtx,"video=dummy",iformat,&options);
	printf("========================\n");
}

上述代码实际上相当于输入了以下一条命令：

ffmpeg -list_devices true -f dshow -i dummy  

执行的结果例如以下图所看到的：

该方法优点是能够使用程序自己主动获取名称。可是当设备名称中包括中文字符的时候，会出现设备名称为乱码的情况。假设直接把乱码的设备名作为输入的话。是无法打开该设备的。

这时候须要把乱码ANSI转换为UTF-8。比如上图中的第一个音频设备显示为“鍐呰楹﹀厠椋?

(Conexant 20672 SmartAudi”。转码之后即为“内装麦克风 (Conexant 20672 SmartAudi”。使用转码之后的名称就可以打开该设备。

（2） 自己去系统中看。
这种方法更简单一些。可是缺点是须要手工操作。该方法使用DirectShow的调试工具GraphEdit（或者网上下一个GraphStudioNext）就可以查看输入名称。
打开GraphEdit选择“图像->插入滤镜”

 

watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvbGVpeGlhb2h1YTEwMjA=/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/SouthEast" alt="" />

然后就能够通过查看Audio Capture Sources来查看音频输入设备的中文简体名称了。从图中能够看出是“内装麦克风 (Conexant 20672 SmartAudi”。

 

在Linux平台上能够使用video4linux2打开视频设备。在MacOS上，能够使用avfoundation打开视频设备，这里不再详述。

代码

以下直接贴上程序代码：

/**
 * 最简单的基于FFmpeg的AVDevice样例（读取摄像头）
 * Simplest FFmpeg Device (Read Camera)
 *
 * 雷霄骅 Lei Xiaohua
 * [e-mail]
 * 中国传媒大学/数字电视技术
 * Communication University of China / Digital TV Technology
 * http://blog.****.net/leixiaohua1020
 *
 * 本程序实现了本地摄像头数据的获取解码和显示。是基于FFmpeg
 * 的libavdevice类库最简单的样例。

通过该样例。能够学习FFmpeg中
 * libavdevice类库的用法。
 * 本程序在Windows下能够使用2种方式读取摄像头数据：
 *  1.VFW: Video for Windows 屏幕捕捉设备。注意输入URL是设备的序号。
 *          从0至9。
 *  2.dshow: 使用Directshow。注意作者机器上的摄像头设备名称是
 *         “Integrated Camera”。使用的时候须要改成自己电脑上摄像头设
 *          备的名称。
 * 在Linux下能够使用video4linux2读取摄像头设备。
 * 在MacOS下能够使用avfoundation读取摄像头设备。
 *
 * This software read data from Computer's Camera and play it.
 * It's the simplest example about usage of FFmpeg's libavdevice Library.
 * It's suiltable for the beginner of FFmpeg.
 * This software support 2 methods to read camera in Microsoft Windows:
 *  1.gdigrab: VfW (Video for Windows) capture input device.
 *             The filename passed as input is the capture driver number,
 *             ranging from 0 to 9.
 *  2.dshow: Use Directshow. Camera's name in author's computer is
 *             "Integrated Camera".
 * It use video4linux2 to read Camera in Linux.
 * It use avfoundation to read Camera in MacOS.
 *
 */

#include <stdio.h>

#define __STDC_CONSTANT_MACROS

#ifdef _WIN32
//Windows
extern "C"
{
#include "libavcodec/avcodec.h"
#include "libavformat/avformat.h"
#include "libswscale/swscale.h"
#include "libavdevice/avdevice.h"
#include "SDL/SDL.h"
};
#else
//Linux...
#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libswscale/swscale.h>
#include <libavdevice/avdevice.h>
#include <SDL/SDL.h>
#ifdef __cplusplus
};
#endif
#endif

//Output YUV420P
#define OUTPUT_YUV420P 0
//'1' Use Dshow
//'0' Use VFW
#define USE_DSHOW 0

//Refresh Event
#define SFM_REFRESH_EVENT  (SDL_USEREVENT + 1)

#define SFM_BREAK_EVENT  (SDL_USEREVENT + 2)

int thread_exit=0;

int sfp_refresh_thread(void *opaque)
{
	thread_exit=0;
	while (!thread_exit) {
		SDL_Event event;
		event.type = SFM_REFRESH_EVENT;
		SDL_PushEvent(&event);
		SDL_Delay(40);
	}
	thread_exit=0;
	//Break
	SDL_Event event;
	event.type = SFM_BREAK_EVENT;
	SDL_PushEvent(&event);

	return 0;
}

//Show Dshow Device
void show_dshow_device(){
	AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();
	AVDictionary* options = NULL;
	av_dict_set(&options,"list_devices","true",0);
	AVInputFormat *iformat = av_find_input_format("dshow");
	printf("========Device Info=============\n");
	avformat_open_input(&pFormatCtx,"video=dummy",iformat,&options);
	printf("================================\n");
}

//Show Dshow Device Option
void show_dshow_device_option(){
	AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();
	AVDictionary* options = NULL;
	av_dict_set(&options,"list_options","true",0);
	AVInputFormat *iformat = av_find_input_format("dshow");
	printf("========Device Option Info======\n");
	avformat_open_input(&pFormatCtx,"video=Integrated Camera",iformat,&options);
	printf("================================\n");
}

//Show VFW Device
void show_vfw_device(){
	AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();
	AVInputFormat *iformat = av_find_input_format("vfwcap");
	printf("========VFW Device Info======\n");
	avformat_open_input(&pFormatCtx,"list",iformat,NULL);
	printf("=============================\n");
}

//Show AVFoundation Device
void show_avfoundation_device(){
    AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();
    AVDictionary* options = NULL;
    av_dict_set(&options,"list_devices","true",0);
    AVInputFormat *iformat = av_find_input_format("avfoundation");
    printf("==AVFoundation Device Info===\n");
    avformat_open_input(&pFormatCtx,"",iformat,&options);
    printf("=============================\n");
}

int main(int argc, char* argv[])
{

	AVFormatContext	*pFormatCtx;
	int				i, videoindex;
	AVCodecContext	*pCodecCtx;
	AVCodec			*pCodec;

	av_register_all();
	avformat_network_init();
	pFormatCtx = avformat_alloc_context();

	//Open File
	//char filepath[]="src01_480x272_22.h265";
	//avformat_open_input(&pFormatCtx,filepath,NULL,NULL)

	//Register Device
	avdevice_register_all();

//Windows
#ifdef _WIN32

	//Show Dshow Device
	show_dshow_device();
	//Show Device Options
	show_dshow_device_option();
    //Show VFW Options
    show_vfw_device();

#if USE_DSHOW
	AVInputFormat *ifmt=av_find_input_format("dshow");
	//Set own video device's name
	if(avformat_open_input(&pFormatCtx,"video=Integrated Camera",ifmt,NULL)!=0){
		printf("Couldn't open input stream.\n");
		return -1;
	}
#else
	AVInputFormat *ifmt=av_find_input_format("vfwcap");
	if(avformat_open_input(&pFormatCtx,"0",ifmt,NULL)!=0){
		printf("Couldn't open input stream.\n");
		return -1;
	}
#endif
#elif defined linux
    //Linux
	AVInputFormat *ifmt=av_find_input_format("video4linux2");
	if(avformat_open_input(&pFormatCtx,"/dev/video0",ifmt,NULL)!=0){
		printf("Couldn't open input stream.\n");
		return -1;
	}
#else
    show_avfoundation_device();
    //Mac
    AVInputFormat *ifmt=av_find_input_format("avfoundation");
    //Avfoundation
    //[video]:[audio]
    if(avformat_open_input(&pFormatCtx,"0",ifmt,NULL)!=0){
        printf("Couldn't open input stream.\n");
        return -1;
    }
#endif

	if(avformat_find_stream_info(pFormatCtx,NULL)<0)
	{
		printf("Couldn't find stream information.\n");
		return -1;
	}
	videoindex=-1;
	for(i=0; i<pFormatCtx->nb_streams; i++)
		if(pFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type==AVMEDIA_TYPE_VIDEO)
		{
			videoindex=i;
			break;
		}
	if(videoindex==-1)
	{
		printf("Couldn't find a video stream.\n");
		return -1;
	}
	pCodecCtx=pFormatCtx->streams[videoindex]->codec;
	pCodec=avcodec_find_decoder(pCodecCtx->codec_id);
	if(pCodec==NULL)
	{
		printf("Codec not found.\n");
		return -1;
	}
	if(avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec,NULL)<0)
	{
		printf("Could not open codec.\n");
		return -1;
	}
	AVFrame	*pFrame,*pFrameYUV;
	pFrame=av_frame_alloc();
	pFrameYUV=av_frame_alloc();
	//unsigned char *out_buffer=(unsigned char *)av_malloc(avpicture_get_size(AV_PIX_FMT_YUV420P, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height));
	//avpicture_fill((AVPicture *)pFrameYUV, out_buffer, AV_PIX_FMT_YUV420P, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);
	//SDL----------------------------
	if(SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO | SDL_INIT_AUDIO | SDL_INIT_TIMER)) {
		printf( "Could not initialize SDL - %s\n", SDL_GetError());
		return -1;
	}
	int screen_w=0,screen_h=0;
	SDL_Surface *screen;
	screen_w = pCodecCtx->width;
	screen_h = pCodecCtx->height;
	screen = SDL_SetVideoMode(screen_w, screen_h, 0,0);

	if(!screen) {
		printf("SDL: could not set video mode - exiting:%s\n",SDL_GetError());
		return -1;
	}
	SDL_Overlay *bmp;
	bmp = SDL_CreateYUVOverlay(pCodecCtx->width, pCodecCtx->height,SDL_YV12_OVERLAY, screen);
	SDL_Rect rect;
	rect.x = 0;
	rect.y = 0;
	rect.w = screen_w;
	rect.h = screen_h;
	//SDL End------------------------
	int ret, got_picture;

	AVPacket *packet=(AVPacket *)av_malloc(sizeof(AVPacket));

#if OUTPUT_YUV420P
    FILE *fp_yuv=fopen("output.yuv","wb+");
#endif  

	struct SwsContext *img_convert_ctx;
	img_convert_ctx = sws_getContext(pCodecCtx->width, pCodecCtx->height, pCodecCtx->pix_fmt, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height, AV_PIX_FMT_YUV420P, SWS_BICUBIC, NULL, NULL, NULL);
	//------------------------------
	SDL_Thread *video_tid = SDL_CreateThread(sfp_refresh_thread,NULL);
	//
	SDL_WM_SetCaption("Simplest FFmpeg Read Camera",NULL);
	//Event Loop
	SDL_Event event;

	for (;;) {
		//Wait
		SDL_WaitEvent(&event);
		if(event.type==SFM_REFRESH_EVENT){
			//------------------------------
			if(av_read_frame(pFormatCtx, packet)>=0){
				if(packet->stream_index==videoindex){
					ret = avcodec_decode_video2(pCodecCtx, pFrame, &got_picture, packet);
					if(ret < 0){
						printf("Decode Error.\n");
						return -1;
					}
					if(got_picture){
						SDL_LockYUVOverlay(bmp);
						pFrameYUV->data[0]=bmp->pixels[0];
						pFrameYUV->data[1]=bmp->pixels[2];
						pFrameYUV->data[2]=bmp->pixels[1];
						pFrameYUV->linesize[0]=bmp->pitches[0];
						pFrameYUV->linesize[1]=bmp->pitches[2];
						pFrameYUV->linesize[2]=bmp->pitches[1];
						sws_scale(img_convert_ctx, (const unsigned char* const*)pFrame->data, pFrame->linesize, 0, pCodecCtx->height, pFrameYUV->data, pFrameYUV->linesize);

#if OUTPUT_YUV420P
						int y_size=pCodecCtx->width*pCodecCtx->height;
						fwrite(pFrameYUV->data[0],1,y_size,fp_yuv);    //Y
						fwrite(pFrameYUV->data[1],1,y_size/4,fp_yuv);  //U
						fwrite(pFrameYUV->data[2],1,y_size/4,fp_yuv);  //V
#endif  

						SDL_UnlockYUVOverlay(bmp); 

						SDL_DisplayYUVOverlay(bmp, &rect); 

					}
				}
				av_free_packet(packet);
			}else{
				//Exit Thread
				thread_exit=1;
			}
		}else if(event.type==SDL_QUIT){
			thread_exit=1;
		}else if(event.type==SFM_BREAK_EVENT){
			break;
		}

	}

	sws_freeContext(img_convert_ctx);

#if OUTPUT_YUV420P
    fclose(fp_yuv);
#endif 

	SDL_Quit();

	//av_free(out_buffer);
	av_free(pFrameYUV);
	avcodec_close(pCodecCtx);
	avformat_close_input(&pFormatCtx);

	return 0;
}

结果

程序的执行效果例如以下。输出了摄像头的数据。

能够通过以下的宏定义来确定是否将解码后的YUV420P数据输出成文件：

#define OUTPUT_YUV420P 0

能够通过以下的宏定义来确定使用VFW或者是Dshow打开摄像头：

//'1' Use Dshow
//'0' Use VFW
#define USE_DSHOW 0

下载

Simplest FFmpeg Device 

项目主页

SourceForge：https://sourceforge.net/projects/simplestffmpegdevice/

Github：https://github.com/leixiaohua1020/simplest_ffmpeg_device

开源中国：http://git.oschina.net/leixiaohua1020/simplest_ffmpeg_device

****下载地址：

http://download.****.net/detail/leixiaohua1020/7994049

注：

本工程包括两个基于FFmpeg的libavdevice的样例：
 simplest_ffmpeg_grabdesktop：屏幕录制。
 simplest_ffmpeg_readcamera：读取摄像头。

更新-1.1（2015.1.9）=========================================

该版本号中。改动了SDL的显示方式。弹出的窗体能够移动了。

****下载地址：http://download.****.net/detail/leixiaohua1020/8344695

更新-1.2 (2015.2.13)=========================================

这次考虑到了跨平台的要求，调整了源码。经过这次调整之后。源码能够在以下平台编译通过：

VC++：打开sln文件就可以编译，无需配置。

cl.exe：打开compile_cl.bat就可以命令行下使用cl.exe进行编译，注意可能须要依照VC的安装路径调整脚本里面的參数。

编译命令例如以下。

::VS2010 Environment
call "D:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\vcvarsall.bat"
::include
@set INCLUDE=include;%INCLUDE%
::lib
@set LIB=lib;%LIB%
::compile and link
cl simplest_ffmpeg_readcamera.cpp /MD /link SDL.lib SDLmain.lib avcodec.lib ^
avformat.lib avutil.lib avdevice.lib avfilter.lib postproc.lib swresample.lib swscale.lib ^
/SUBSYSTEM:WINDOWS /OPT:NOREF

MinGW：MinGW命令行下执行compile_mingw.sh就可以使用MinGW的g++进行编译。编译命令例如以下。

g++ simplest_ffmpeg_readcamera.cpp -g -o simplest_ffmpeg_readcamera.exe \
-I /usr/local/include -L /usr/local/lib \
-lmingw32 -lSDLmain -lSDL -lavformat -lavcodec -lavutil -lavdevice -lswscale

GCC(Linux)：Linux命令行下执行compile_gcc.sh就可以使用GCC进行编译。编译命令例如以下。

gcc simplest_ffmpeg_readcamera.cpp -g -o simplest_ffmpeg_readcamera.out \
-I /usr/local/include -L /usr/local/lib -lSDLmain -lSDL -lavformat -lavcodec -lavutil -lavdevice -lswscale

GCC(MacOS)：MacOS命令行下执行compile_gcc_mac.sh就可以使用GCC进行编译。

Mac的GCC和Linux的GCC区别不大，可是使用SDL1.2的时候，必须加上“-framework Cocoa”參数。否则编译无法通过。编译命令例如以下。

gcc simplest_ffmpeg_readcamera.cpp -g -o simplest_ffmpeg_readcamera.out \
-framework Cocoa -I /usr/local/include -L /usr/local/lib -lSDLmain -lSDL -lavformat -lavcodec -lavutil -lavdevice -lswscale

PS：相关的编译命令已经保存到了工程目录中

此外，添加了MacOS下使用avfoundation读取摄像头的代码。

****下载地址：http://download.****.net/detail/leixiaohua1020/8445747

SourceForge上已经更新。