福州大学《嵌入式系统综合设计》实验十三：RTSP拉流与RTMP推流

news2024/12/23 13:48:15

一、实验目的

掌握基于算能平台的JPEG压缩编码方法以及开发环境，包括开发主机环境搭建，硬件嵌入式开发板的连接，云平台的配置，编码程序的编译、运行等。

二、实验内容

搭建实验开发环境，并编写静止图像jpeg格式编解码程序，输入端读取原始图像数据，选择编解码模式，输出压缩编码结果。在目标开发机运行测试，验证开发环境。如果是基于云平台虚拟环境，则需要将编译好的程序代码上传云平台进行测试运行。

三、开发环境

开发主机：Ubuntu 20.04.6 LTS

硬件：算能SE5

四、实验器材

开发主机 + 云平台（或SE5硬件）

五、实验过程与结果

参考例程

本实验可以参考git上的ocv_video_xcode.cpp例程完成。

实验内容与步骤

图1 连接部署图

如上图所示，本实验利用OpenCV接口，在SE5上实现通过RTSP拉流，然后通过RTMP将码流推送给PC/服务器。在实现过程中，RTSP拉流和RTMP推流分别在不同的线程中实现。并且，RTSP拉流的过程中会进行解码，在RTMP推流的过程中会进行编码操作。

本实验中的摄像头也可以直接通过PC机一起完成，可以在PC机上安装并启动RTSP Server。

推荐使用EasyDarwin安装RTSP Server：https://www.easydarwin.org/

也可以直接在SE5上安装，则需要下载源码并进行编译后在SE5上进行安装。PC上可以安装Nginx作为RTMP服务器。

Windows下Nginx服务器的安装和RTMP服务器开启方法见附件描述。

本实验两个线程的操作流程如下图：

在上述处理流程中，在主线程中只需要将open的文件名设置为RTSP地址即可实现对视频流的拉取，然后将读取后的视频帧（解码后的视频帧）存入视频缓存队列，在写线程中将write的文件名设置为RTMP即可实现将视频流推送到指定地址。

在OpenCV中分别提供了VideoCapture类和VideoWriter类用于视频文件的读和写操作。下面介绍具体的编程实现过程。

主线程函数

OpenCV获取视频流

如前所述，OpenCV通过VideoCapture类实现对URL地址进行读取，并进行解码。这部分相关的代码也可以参考实例11来实现，其关键代码如下：

//初始化VideoCapture类
VideoCapture cap;
//打开文件或者摄像头或者某个RTSP连接
cap.open(threadPara->inputUrl, CAP_FFMPEG, threadPara->deviceId);
...
//读取视频帧存入image中
Mat image;
cap.read(image);

代码中的threadPara->inputUrl即为输入的RTSP视频流地址。threadPara->deviceId为板卡ID，如果是SOC模式，则为0，如果是PCIE模式需要指定具体的板卡ID。

视频帧存入视频缓存队列

主线程通过cap.read(image)获取到image后，存入视频缓存队列。本实验中涉及两个不同的线程对缓存队列进行读写操作，为保障线程同步，需要通过上锁和解锁对缓存队列进行保护：

g_video_lock.lock();
//存入缓存队列
threadPara->imageQueue->push(image);
g_video_lock.unlock();

上述代码中获取到的MAT格式的image就是解码后的视频帧数据。

写线程函数

OpenCV推送视频流

OpenCV提供了写入视频的接口类VideoWriter，VideoWriter是向文件中以指定的编码格式将每一帧图片写入到视频中。可以直接通过VideoWriter类对URL地址进行推流：

VideoWriter  writer;       //创建VideoWriter类  
//outfile输出视频文件的路径名称
//fourcc: 字符类型的编码，表示用于编码视频文件的编码器，比如采用HEVC编码
writer.open(outfile, VideoWriter::fourcc('h', 'v', 'c', '1'),
        threadPara->fps,             //帧率
        Size(threadPara->imageCols, threadPara->imageRows),
        encodeparms,
        true,
        threadPara->deviceId);
writer.write(*toEncImage); //通过write接口推送

fourcc接口还可以设置不同的编码方式比如：

VideoWriter::fourcc('P','I','M','1') //表示MPEG-1 编码文件扩展名为avi; VideoWriter::fourcc('X','V','I','D') //表示MPEG-4编码文件扩展名为avi; VideoWriter::fourcc('X','2','6','4') //表示MPEG-4编码文件扩展名为mp4;
VideoWriter::fourcc('I','4','2','0') //表示YUV编码，文件扩展名为avi;
VideoWriter::fourcc('M','P','4','V') //表示旧的MPEG-4编码，文件扩展名为avi;
VideoWriter::fourcc('T','H','E','O') //表示使用ogg vorbis，文件扩展名为ogv;
VideoWriter::fourcc('F','L','V','1') //表示flash video,文件扩展名为flv;

本实验中的RTSP服务器端可以直接通过摄像头进行拉流，也可以通过在PC机上安装RTSP服务器来完成。本实验中的RTMP服务器可以通过安装Nginx服务器来完成。安装Nginx的流程如下：

Windows下Nginx服务器的安装与RTMP使用

Nginx官网：nginx news ，然后点击“download”

选择最新版本或稳定版本

解压Nginx，进入CMD，进到目录后并运行start nginx或者ngnix.exe。

进入conf文件夹，打开nginx.conf文件，增加配置如下：

worker_processes  1;

events {
    worker_connections  1024;
}

rtmp {
    server {
        listen 1935;
        chunk_size 4000;
        application live {
             live on;
             allow publish 127.0.0.1;
             allow play all;
        }
    }
}

配置HTTP

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;
    sendfile        on;
    keepalive_timeout  65;
 
    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        
        #location / {
        #   root   html;
        #    index  index.html index.htm;
        #}
        
        # Serve HLS fragments
        location /hls {
            types {
                application/vnd.apple.mpegurl m3u8;
                video/mp2t ts;
            }
        root /tmp;
            add_header Cache-Control no-cache;
        }

        # Serve DASH fragments
        location /dash {
            root /tmp;
            add_header Cache-Control no-cache;
        }
 
        location /live_hls {
            types{
                #m3u8 type设置
                application/vnd.apple.mpegurl m3u8;
                #ts分片文件设置
                video/mp2t ts;
            }
            #指向访问m3u8文件目录
            alias ./m3u8File;
                add_header Cache-Control no-cache; #禁止缓存
        }
        
        location /stat {
            rtmp_stat all;
            rtmp_stat_stylesheet stat.xsl;
        }
        location /stat.xsl{
            root ./nginx-rtmp-module;
        }
 
        location /control {
            rtmp_control all;
        }
 
        # redirect server error pages to the static page /50x.html
        #
        error_page   500 502 503 504  /50x.html;
        location = /50x.html {
            root   html;
        }
    }
}

验证nginx配置文件