FFmpeg入门教程10.08：软解并使用QOpenGL播放视频（YUV420P）

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我在开发过程中Qt用的比较大，所以本系列主要界面由Qt开发。而Qt主要的特性是跨平台，在嵌入式平台中，主要使用QML进行界面开发，如果使用QML开发视频的话，就需要用到OpenGL了。

本篇主要介绍常用的桌面版的QOpenGL的视频显示，桌面版解码的YUV数据格式为YUV420P，下一篇介绍QML版的视频显示，也是YUV420P格式的。

解码流程图为：

flowchart TB
    F --Yes--> I
    K --下一帧--> F
    I --No--> F
    subgraph init
        direction TB
        A(开始) --> B[打开文件]
        B --> C[查找流信息]
        C --> D[查找对应解码器]
        D --> E[打开解码器]
        E --> F{读取帧}
        F --No--> G(结束)
    end
    subgraph decode
        direction TB
        I{是视频帧?} --Yes--> J[发送帧给解码器]
        J --> K[从解码器获取结果]
    end

flowchart TB
    F --Yes--> I
    K --Next Frame--> F
    I --No--> F
    subgraph init
        direction TB
        A(Start) --> B[avformat_open_input]
        B --> C[av_find_stream_info]
        C --> D[avcodec_find_decoder]
        D --> E[avcodec_open]
        E --> F{av_read_frame}
        F --No--> G(End)
    end
    subgraph decode
        direction TB
        I{Video Packet?} --Yes--> J[avcodec_send_packet]
        J --> K[avcodec_receive_frame]
    end

Qt显示流程图：

flowchart TB

A(开始) --> B[initializalGL初始化QOpenGL]
B --> C[界面缩放resizeGL]
C --> D[纹理绘制paintGL]
D --> E(结束)

函数调用显示流程图为：

flowchart TB

    K --signals/slots--> O
    QOpenGLWidget --prompt--> QWidget
    subgraph decode
        direction TB
        A(Start) --> B[avformat_open_input]
        B --> C[av_find_stream_info]
        C --> D[avcodec_find_decoder]
        D --> E[avcodec_open]
        E --> F{av_read_frame}
        F --No--> G(End)
        F --Yes--> H[avcodec_send_packet]
        H --> I[avcodec_receive_frame]
        I --> J[sws_scale]
        J --> K[QImage]
    end
    subgraph QOpenGLWidget
        direction TB
        N[initGL]
        O[paintGL]
        L[resizeGL]
    end
    subgraph QWidget

    M[QOpenGLWidget]
    end

共分为三个部分。

第一部分：视频解码部分

这个就比较简单，前面几篇文章一直在说这个，FFmpeg默认软解输出格式为YUV420P。

这里需要注意的是解码之后的AVFrame处理。

YUV420P共有三个分量，即：Y、U、V。存储在三个数组中。

解码部分代码为：

while(av_read_frame(fmtCtx,pkt)>=0){
    if(pkt->stream_index == videoStreamIndex){
        if(avcodec_send_packet(videoCodecCtx,pkt)>=0){
            int ret;
            while((ret=avcodec_receive_frame(videoCodecCtx,yuvFrame))>=0){
                if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF)
                    return;
                else if (ret < 0) {
                    fprintf(stderr, "Error during decoding\n");
                    continue;
                }

                if(isFirst){
                    isFirst=false;
                    emit sigFirst(out_buffer,w,h);
                }

                int bytes =0;
				//Y分量部分
                for(int i=0;i<h;i++){
                    memcpy(out_buffer+bytes,yuvFrame->data[0]+yuvFrame->linesize[0]*i,w);
                    bytes+=w;
                }

                int u=h>>1;
				//U分量部分
                for(int i=0;i<u;i++){
                    memcpy(out_buffer+bytes,yuvFrame->data[1]+yuvFrame->linesize[1]*i,w/2);
                    bytes+=w/2;
                }

				//V分量部分
                for(int i=0;i<u;i++){
                    memcpy(out_buffer+bytes,yuvFrame->data[2]+yuvFrame->linesize[2]*i,w/2);
                    bytes+=w/2;
                }

                emit newFrame();

                QThread::msleep(24);
            }
        }
        av_packet_unref(pkt);
    }
}

将AVFrame三个分量数组的数据按照YUV420P的分量排列格式复制到out_buffer指针指向的内存中。然后发送信号给界面，通知界面一帧解码完成，可以刷新显示界面了。

第二部分：QOpenGL渲染纹理部分

在PC上使用QOpenGL绘制图像，需要继承QOpenGLWidget类，这样，类中的所有数据处理显示都会作用在界面上。

QOpenGLWidget类有三个重要的虚函数必须实现。

• void initializeGL();
• void resizeGL(int w,int h);
• void paintGL();

initializeGL函数由界面自动调用，并且只调用一次。resizeGL函数会在界面大小调整时自动调用，而paintGL函数绘制界面刷新时自动调用。

渲染代码为：

void I420Render2::initializeGL()
{
    initializeOpenGLFunctions();
    const char *vsrc =
            "attribute vec4 vertexIn; \
             attribute vec4 textureIn; \
             varying vec4 textureOut;  \
             void main(void)           \
             {                         \
                 gl_Position = vertexIn; \
                 textureOut = textureIn; \
             }";

    const char *fsrc =
            "varying mediump vec4 textureOut;\n"
            "uniform sampler2D textureY;\n"
            "uniform sampler2D textureU;\n"
            "uniform sampler2D textureV;\n"
            "void main(void)\n"
            "{\n"
            "vec3 yuv; \n"
            "vec3 rgb; \n"
            "yuv.x = texture2D(textureY, textureOut.st).r; \n"
            "yuv.y = texture2D(textureU, textureOut.st).r - 0.5; \n"
            "yuv.z = texture2D(textureV, textureOut.st).r - 0.5; \n"
            "rgb = mat3( 1,       1,         1, \n"
                        "0,       -0.39465,  2.03211, \n"
                        "1.13983, -0.58060,  0) * yuv; \n"
            "gl_FragColor = vec4(rgb, 1); \n"
            "}\n";

    m_program.addCacheableShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Vertex,vsrc);
    m_program.addCacheableShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Fragment,fsrc);
    m_program.link();

    GLfloat points[]{
        -1.0f, 1.0f,
         1.0f, 1.0f,
         1.0f, -1.0f,
        -1.0f, -1.0f,

        0.0f,0.0f,
        1.0f,0.0f,
        1.0f,1.0f,
        0.0f,1.0f
    };

    vbo.create();
    vbo.bind();
    vbo.allocate(points,sizeof(points));

    GLuint ids[3];
    glGenTextures(3,ids);
    idY = ids[0];
    idU = ids[1];
    idV = ids[2];
}

void I420Render2::resizeGL(int w, int h)
{
    if(h<=0) h=1;

    glViewport(0,0,w,h);
}

void I420Render2::paintGL()
{
    if(!ptr) return;

    glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
    glDisable(GL_DEPTH_TEST);

    m_program.bind();
    vbo.bind();
    m_program.enableAttributeArray("vertexIn");
    m_program.enableAttributeArray("textureIn");
    m_program.setAttributeBuffer("vertexIn",GL_FLOAT, 0, 2, 2*sizeof(GLfloat));
    m_program.setAttributeBuffer("textureIn",GL_FLOAT,2 * 4 * sizeof(GLfloat),2,2*sizeof(GLfloat));

    glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,idY);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,0,GL_RED,width,height,0,GL_RED,GL_UNSIGNED_BYTE,ptr);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);

    glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,idU);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,0,GL_RED,width >> 1,height >> 1,0,GL_RED,GL_UNSIGNED_BYTE,ptr + width*height);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);

    glActiveTexture(GL_TEXTURE2);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,idV);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,0,GL_RED,width >> 1,height >> 1,0,GL_RED,GL_UNSIGNED_BYTE,ptr + width*height*5/4);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);

    m_program.setUniformValue("textureY",0);
    m_program.setUniformValue("textureU",1);
    m_program.setUniformValue("textureV",2);
    glDrawArrays(GL_QUADS,0,4);
    m_program.disableAttributeArray("vertexIn");
    m_program.disableAttributeArray("textureIn");
    m_program.release();
}

当解码类发送一帧解码完信号时，调用此类的update函数刷新界面。

此种方法在QML中不适用，推荐本工程提供的两种方法都看一下。

第三部分：MainWindow/Widget显示部分

不管是界面是QMainWindow还是QWidget类，要想显示QOpenGLWidget内容就需要界面类中有OpenGL Widget。

黑色部分即为OpenGL Widget组件，在右侧属性栏中可以看到openGLWidget的类为QOpenGLWidget。

点击右键提升为第二部分的渲染类I420Render。

可以看到类由QOpenGLWidget提升为I420Render2（这里有个2是因为有两种写法）。

编译运行，显示界面为：

点击Play按钮后会自动打开解码播放显示视频。

问题

本文的效果和上一篇相比，亮度明显暗不少。

源码在ffmpeg_beginner中10.08.1video_decode_by_cpu_display_by_qopengl、09.2video_decode_by_cpu_display_by_qopengl下。可以查看两种写法不同的地方

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