C++ / Qt SDK

使用 Qt 撰寫影片播放程式的一些紀錄

Heresy1 則迴響

要使用 Qt 5 寫出一個撥放影片的程式，其實滿簡單的；因為 Qt 本身已經提供了一個「Qt Multimedia」的模組（文件），提供了以 QMediaPlayer（文件）為主的類別、讓使用者可以快速地撰寫出一個撥放軟體了。

這邊 Heresy 則是記錄一下，最近使用他的一些紀錄。

基本使用

他最簡單的寫法，大概可以按照官方範例、寫成：

player = new QMediaPlayer;

playlist = new QMediaPlaylist(player);
playlist->addMedia(QUrl("http://example.com/myclip1.mp4"));
playlist->addMedia(QUrl("http://example.com/myclip2.mp4"));

videoWidget = new QVideoWidget;
player->setVideoOutput(videoWidget);

videoWidget->show();
playlist->setCurrentIndex(1);
player->play();

其中，QMediaPlayer 的物件 player，就是用來播放影片、並進行控制的元件；透過這個類別，可以做到絕大部分的影片撥放的控制，包括了開始／暫停、播放清單、撥放位置控制、聲音控制等等。

不過 QMediaPlayer 本身並不包含輸出畫面，要把影片的畫面顯示出來的話，要透過「setVideoOutput()」來指定要把畫面輸出到哪裡。

在 Qt 中，預設是提供了 QVideoWidget（文件）和 QGraphicsVideoItem（文件）這兩種元件，可以直接用來顯示 QMediaPlayer 讀取到的影片畫面。而前者基本上就是一個一般的 Qt UI Widget，可以和一般的 widghet 一樣配置在視窗中；後者則是一個 Qt Graphics View Framework 中的元件，可以更有彈性地繪製出來，並做一些調整。

如果是希望可以把 QMediaPlayer 所讀到的畫面一張一張拿出來的話，也還可以繼承 QAbstractVideoSurface 這個類別（文件），自己寫一個類別來接收每一個畫面、並進行後續處理。這部分可以參考關官方的《Video Overview》。

而除了 QAbstractVideoSurface 外，另一個可能可以把畫面一張一張拿出來用的，則是 QVideoProbe（文件），如果系統環境允許這個架構的話，它的使用方法應該算是更為直覺的。

Qt 多媒體後台

實際上，Qt 的多媒體模組並沒有自己去處理眾多的多媒體檔案類型的撥放，他基本上是根據平台的不同，使用不同的系統後台（backend），像是以 Windows 來說，他就會去使用 Windows 系統本身的 DirectShow 和 Windows Media Foundation 這兩種環境當作後台；而像是 Unix-like 的系統，則是會使用 GStreamer 來做為後台。

而根據所使用的後台的不同，Qt 的多媒體模組能支援的功能也會有很大的差異，這也導致了開發者所撰寫的同一份程式，在不同的平台上，能支援的功能會非常地不一致。

像是 Heresy 自己在 Windows 10 上面測試，就發現直接使用官方預先編譯好的 Qt 5.7 所撰寫出來的多媒體撥放程式，並無法正確地撥放 MP4 檔案；但是如果在安裝「Haali Media Splitter」（官網）後，就可以正確撥放了。

在查了一些資料後，感覺上這個問題的原因，似乎是 Qt 跑去使用較舊的 DirectShow 來當作後台，而沒有使用比較新的 Windows Media Foundation 所造成的…

而或許也是因為這個問題，QVideoProbe（文件）在 Heresy 這邊測試也是無法運作的… orz

至於想要把 backend 切換成 WMF？看起來似乎是無法動態切換、而是得重新編譯一份 Qt 才行了…而這部分，很麻煩啊… ><

另外，Qt 甚至考慮過要移除 WMF 的後台，所以看來 Qt 這部分的問題，可能還得搞一段時間了。

最後，這部分的文件可以參考官方的《Qt 5.7 Multimedia Backends》。

相關問題參考：

QAbstractVideoSurface 的簡單範例

在官方的《Video Overview》的「Working with Low Level Video Frames」這段，已經算是有提供 QAbstractVideoSurface 的基本使用範例了。

這邊要使用的畫，基本上就是撰寫一個繼承自 QAbstractVideoSurface 的類別、並實作 supportedPixelFormats() 和 present() 這兩個函式了。

下面就是官方的範例：

class MyVideoSurface : public QAbstractVideoSurface
{
  QList<QVideoFrame::PixelFormat> supportedPixelFormats(
    QAbstractVideoBuffer::HandleType handleType = QAbstractVideoBuffer::NoHandle) const
  {
    Q_UNUSED(handleType);
 
    // Return the formats you will support
    return QList<QVideoFrame::PixelFormat>() << QVideoFrame::Format_RGB565;
  }
 
  bool present(const QVideoFrame &frame)
  {
    Q_UNUSED(frame);
    // Handle the frame and do your processing
 
    return true;
  }
};

其中，supportedPixelFormats() 是用來告訴外部的物件，這個元件支援那些格式用的，而 present() 則是會在 QMediaPlayer 有新畫面時、把畫面以 QVideoFrame 的格式（文件）傳遞進來的函式。

至於 MyVideoSurface 撰寫完了該怎麼用呢？基本上就是透過 QMediaPlayer 的 setVideoOutput() 這個函式，把他設定成 QMediaPlayer 的畫面輸出目標了。

不過，由於 QMediaPlayer 只允許單一的畫面輸出目標，所以在設定成輸出到 QAbstractVideoSurface 之後，螢幕上就不會有畫面了。而如果需要顯示影片的畫面的話，就得在 QAbstractVideoSurface 中，自己把內容畫出來了。

那怎麼處理 QVideoFrame 內的資料呢？Heresy 這邊是參考《[Tutorial] OpenGL and Qt: Video as a Texture》這篇文章的寫法，把 present() 寫成：

bool QtVideoFrameMapper::present(const QVideoFrame & frame)
{
  if (frame.isValid())
  {
    QVideoFrame videoFrame(frame);
 
    if (videoFrame.map(QAbstractVideoBuffer::ReadOnly))
    {
      if (m_iDataSize != videoFrame.mappedBytes())
      {
        m_iDataSize = 0;
        delete[] m_pData;
        m_pData = nullptr;
      }
 
      if (m_iDataSize == 0)
      {
        m_iDataSize = videoFrame.mappedBytes();
        m_pData = new uchar[m_iDataSize];
 
        QImage::Format mImgFormat = QVideoFrame::imageFormatFromPixelFormat(videoFrame.pixelFormat());

        m_imgFrame = QImage(m_pData, frame.width(), frame.height(), frame.bytesPerLine(), mImgFormat);
        emit onFormatChanged(QSize(frame.width(), frame.height()), mImgFormat);
      }
 
      memcpy(m_pData, videoFrame.bits(), videoFrame.mappedBytes());
      emit onNewFrame(m_imgFrame);
    }
 
    videoFrame.unmap();
  }
 
  return true;
}

這邊基本上就是把 frame 的資料，完整地複製一分到 m_pData 裡面了～而為了方便存取，這邊也另外把它包成 QImage 的物件 m_imgFrame 來使用。

這邊比較需要注意的是，由於 QVideoFrame 的實際畫面內容有可能不是在主記憶體、而是在顯示卡記憶體中，所以要存取的話，是需要先透過 map() 這個函式，確保 CPU 的程式可以存取到他的資料，而使用完之後，也要再呼叫 unMap()、來告訴 Qt 已經使用完畢了。

至於 onFormatChanged() 和 onNewFrame() 則是自己定義的兩個 signal，用來告訴其他東西，影像的格式改變了、以及有取得新畫面了。

一些細節的問題

上面算是 Heresy 這邊目前使用上，主要的狀況，下面則是一些比較零星的問題。

  • QMediaPlayer 的 positionChanged 這個 signal 觸發頻率不高，基本上兩次的間隔會超過幾個 frame。所以沒辦法透過這個 signal 做精密的控制。

  • QMediaPlayer 在 Windows 10 上，似乎都會把影像用 RGB32 來儲存，相較於原始的 RGB888，其實應該算是浪費了不少資源…

  • QMediaPlayer 基本上也可以撥放圖檔，甚至動態 GIF；但是圖檔基本上沒有時間長度，而動態 GIF 雖然可以讀到影片長度，但是在使用播放清單時，卻還是會無限重播。

    • 無法讀取 PNG 檔。

  • 在使用 VIsualStudio 開發時，如果有開偵錯的話（按 F5 執行），那解出來的畫面是有問題的；但是如果是獨立執行（或是按 Ctrl + F5），畫面則會是正常的。

這篇紀錄就先寫到這邊了，之後有想到要補充的就再說吧。

對「使用 Qt 撰寫影片播放程式的一些紀錄」的想法

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