最简单的基于 FFmpeg 的 AVDevice 例子（屏幕录制）
最简单的基于 FFmpeg 的 AVDevice 例子（屏幕录制）
参考雷霄骅博士的文章，链接：最简单的基于FFmpeg的AVDevice例子（屏幕录制）
简介
FFmpeg 中有一个和多媒体设备交互的类库：libavdevice。使用这个库可以读取电脑（或者其他设备上）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
本文记录一个基于 FFmpeg 的 libavdevice 类库录制屏幕的例子。本文程序读取计算机上的摄像头的数据并且解码显示出来。有关解码显示方面的代码本文不再详述，可以参考文章：
《 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 需要注意的步骤。
首先，使用 libavdevice 的时候需要包含其头文件：
#include "libavdevice/avdevice.h"
然后，在程序中需要注册 libavdevice：
avdevice_register_all();
接下来就可以使用 libavdevice 的功能了。
使用 libavdevice 读取数据和直接打开视频文件比较类似。因为系统的设备也被 FFmpeg 认为是一种输入的格式（即 AVInputFormat）。使用 FFmpeg 打开一个普通的视频文件使用如下函数：
AVFormatContext *pFormatCtx = avformat_alloc_context();
avformat_open_input(&pFormatCtx, "test.h265", NULL, NULL);
使用 libavdevice 的时候，唯一的不同在于需要首先查找用于输入的设备。在这里使用 av_find_input_format() 完成：
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，还可以使用 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) ;
抓屏方法
在 Windows 系统使用 libavdevice 抓取屏幕数据有两种方法：gdigrab 和 dshow。下文分别介绍。
gdigrab
gdigrab 是 FFmpeg 专门用于抓取 Windows 桌面的设备，非常适合用于屏幕录制。它通过不同的输入 URL 支持两种方式的抓取：
- “desktop”：抓取整张桌面。或者抓取桌面中的一个特定的区域。
- “title={窗口名称}”：抓取屏幕中特定的一个窗口（目前中文窗口还有乱码问题）。
gdigrab 另外还支持一些参数，用于设定抓屏的位置：
- offset_x：抓屏起始点横坐标。
- offset_y：抓屏起始点纵坐标。
- video_size：抓屏的大小。
- framerate：抓屏的帧率。
参考的代码如下：
//Use gdigrab
AVDictionary* options = NULL;
//Set some options
//grabbing frame rate
//av_dict_set(&options,"framerate","5",0);
//The distance from the left edge of the screen or desktop
//av_dict_set(&options,"offset_x","20",0);
//The distance from the top edge of the screen or desktop
//av_dict_set(&options,"offset_y","40",0);
//Video frame size. The default is to capture the full screen
//av_dict_set(&options,"video_size","640x480",0);
AVInputFormat *ifmt=av_find_input_format("gdigrab");
if(avformat_open_input(&pFormatCtx,"desktop",ifmt,&options)!=0){
printf("Couldn't open input stream.（无法打开输入流）\n");
return -1;
}
dshow
使用 dshow 抓屏需要安装抓屏软件：screen-capture-recorder
软件地址：http://sourceforge.net/projects/screencapturer/
下载软件安装完成后，可以指定 dshow 的输入设备为“screen-capture-recorder”即可。有关 dshow 设备的使用方法在文章 最简单的基于FFmpeg的AVDevice例子（读取摄像头）中已经有详细叙述，这里不再重复。
参考的代码如下：
AVInputFormat *ifmt=av_find_input_format("dshow");
if(avformat_open_input(&pFormatCtx,"video=screen-capture-recorder",ifmt,NULL)!=0){
printf("Couldn't open input stream.（无法打开输入流）\n");
return -1;
}
使用 ffmpeg.exe 打开 vfw 设备和 Directshow 设备的方法可以参考文章：《FFmpeg获取DirectShow设备数据（摄像头，录屏）》。
在 Linux 平台上可以使用 x11grab 抓屏；在 MacOS 上，可以使用 avfoundation 抓屏，这里不再详述。
源程序
// Simplest FFmpeg Screen Recorder.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
/**
* 最简单的基于 FFmpeg 的 AVDevice 例子（屏幕录制）
* Simplest FFmpeg Screen Recorder
*
* 源程序：
* 雷霄骅 Lei Xiaohua
* leixiaohua1020@126.com
* 中国传媒大学/数字电视技术
* Communication University of China / Digital TV Technology
* http://blog.youkuaiyun.com/leixiaohua1020
*
* 修改：
* 刘文晨 Liu Wenchen
* 812288728@qq.com
* 电子科技大学/电子信息
* University of Electronic Science and Technology of China / Electronic and Information Science
* https://blog.youkuaiyun.com/ProgramNovice
*
* 本程序实现了屏幕录制功能，可以录制并播放桌面数据。
* 是基于 FFmpeg 的 libavdevice 类库最简单的例子。
* 通过该例子，可以学习 FFmpeg 中 libavdevice 类库的使用方法。
*
* 本程序在 Windows 下可以使用 2 种方式录制屏幕：
* 1. gdigrab: Win32 下的基于 GDI 的屏幕录制设备。抓取桌面的时候，输入URL为“desktop”。
* 2. dshow: 使用 Directshow。注意需要安装额外的软件 screen-capture-recorder。
*
* 在 Linux 下可以使用 x11grab 录制屏幕。
* 在 MacOS 下可以使用 avfoundation 录制屏幕。
*
* This software capture screen of computer. 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 capture screen in Microsoft Windows:
* 1.gdigrab: Win32 GDI-based screen capture device.
* Input URL in avformat_open_input() is "desktop".
* 2.dshow: Use Directshow. Need to install screen-capture-recorder.
* It use x11grab to capture screen in Linux.
* It use avfoundation to capture screen in MacOS.
*/
#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 解决报错：'fopen': This function or variable may be unsafe.Consider using fopen_s instead.
#pragma warning(disable:4996)
// 解决报错：无法解析的外部符号 __imp__fprintf，该符号在函数 _ShowError 中被引用
#pragma comment(lib, "legacy_stdio_definitions.lib")
extern "C"
{
// 解决报错：无法解析的外部符号 __imp____iob_func，该符号在函数 _ShowError 中被引用
FILE __iob_func[3] = { *stdin, *stdout, *stderr };
}
#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 GDIgrab
#define USE_DSHOW 1
// 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("\n============ 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("\n============ 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("\n======= AVFoundation Device Info =======\n");
avformat_open_input(&pFormatCtx, "", iformat, &options);
printf("========================================\n");
}
int main(int argc, char* argv[])
{
AVFormatContext *pFormatCtx;
int videoindex;
int ret;
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
// Need to Install screen-capture-recorder
// Website: http://sourceforge.net/projects/screencapturer/
if (avformat_open_input(&pFormatCtx, "video=screen-capture-recorder", ifmt, NULL) != 0)
{
printf("Couldn't open input stream.\n");
return -1;
}
#else
// Use gdigrab
AVDictionary* options = NULL;
// Set some options
// grabbing frame rate
//av_dict_set(&options, "framerate", "5", 0);
// The distance from the left edge of the screen or desktop
//av_dict_set(&options, "offset_x", "20", 0);
// The distance from the top edge of the screen or desktop
//av_dict_set(&options, "offset_y", "40", 0);
// Video frame size. The default is to capture the full screen
//av_dict_set(&options, "video_size", "640x480", 0);
AVInputFormat *ifmt = av_find_input_format("gdigrab");
if (avformat_open_input(&pFormatCtx, "desktop", ifmt, &options) != 0)
{
printf("Couldn't open input stream.\n");
return -1;
}
#endif
#elif defined linux
// Linux
AVDictionary* options = NULL;
// Set some options
// grabbing frame rate
//av_dict_set(&options, "framerate", "5", 0);
// Make the grabbed area follow the mouse
//av_dict_set(&options, "follow_mouse", "centered", 0);
// Video frame size. The default is to capture the full screen
//av_dict_set(&options, "video_size", "640x480", 0);
AVInputFormat *ifmt = av_find_input_format("x11grab");
// Grab at position 10, 20
if (avformat_open_input(&pFormatCtx, ":0.0+10,20", ifmt, &options) != 0)
{
printf("Couldn't open input stream.\n");
return -1;
}
#else
show_avfoundation_device();
// MacOS
AVInputFormat *ifmt = av_find_input_format("avfoundation");
// Avfoundation
// [video]:[audio]
if (avformat_open_input(&pFormatCtx, "1", ifmt, NULL) != 0)
{
printf("Couldn't open input stream.\n");
return -1;
}
#endif
ret = avformat_find_stream_info(pFormatCtx, NULL);
if (ret < 0)
{
printf("Couldn't find stream information.\n");
return -1;
}
videoindex = -1;
for (size_t 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;
}
ret = avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec, NULL);
if (ret < 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 1.2 ------------------------
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 = 640, screen_h = 360;
const SDL_VideoInfo *vi = SDL_GetVideoInfo();
// Half of the Desktop's width and height.
screen_w = vi->current_w / 2;
screen_h = vi->current_h / 2;
SDL_Surface *screen;
// 初始化屏幕（SDL 绘制的窗口）
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;
// Now we create a YUV overlay on that screen so we can input video to it
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 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 线程
SDL_Thread *video_tid = SDL_CreateThread(sfp_refresh_thread, NULL);
// 设置窗口标题
SDL_WM_SetCaption("Simplest FFmpeg Screen Recorder", NULL);
// Event Loop
SDL_Event event;
for (;;)
{
// Wait
SDL_WaitEvent(&event);
if (event.type == SFM_REFRESH_EVENT)
{
// Get an AVpacket
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);
system("pause");
return 0;
}
结果
可以通过下面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
可以通过下面的宏定义来确定使用 VFW 或者是 Dshow 打开摄像头：
//'1' Use Dshow
//'0' Use GDIgrab
#define USE_DSHOW 0
运行程序，输出如下：
使用 dshow 时：
程序的运行效果如下。这个运行结果还是十分有趣的，会出现一个屏幕“嵌套”在另一个屏幕里面的现象，环环相套:
工程文件下载
GitHub：UestcXiye / Simplest-FFmpeg-Screen-Recorder
优快云：Simplest FFmpeg Screen Recorder.zip
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