Qt编写安防视频监控系统27-GPU显示

一、前言

之前用ffmpeg解码的时候，已经做了硬解码的处理，比如支持qsv、dxva2、d3d11va等方式进行硬解码处理，但是当时解码出来以后，还是重新转成了QImage来绘制，这样就大打折扣了，尽管可以看到GPU使用率有了，但是依然耗时的操作还是在CPU绘制显示，这就显得很尴尬了，Qt封装了大部分的opengl的操作，直接做成了QOPenGLWidget，既支持ffmpeg解码出来的yuyv格式的数据显示，还支持硬解码出来的nv12格式的数据显示，很好很强大，这样的话就大大减轻了CPU的压力，专门交给GPU绘制，经过这么一番彻底的改造，效率提升至少5倍，不要太牛逼！如果开启了opengl绘制，则对应内存会增加不少，可能opengl绘制需要开辟很多的内存来交换数据吧。
采用GPU显示需要同时支持yuyv格式和nv12格式，因为有些配置差的电脑，硬解码很可能歇菜，此时就需要用opengl来直接绘制ffmpeg软解码出来的yuyv数据，做到自动切换，这样就兼容了所有的可能的情况。测试发现ffmpeg4的性能要优于ffmpeg3，64位的性能要优于32位的，在64位的操作系统上，UDP协议性能要优于TCP性能，但是可能会丢包。

下面是本人测试的结果：
测试数据，64位WIN10+32位qt5.7+32位ffmpeg3+6路1080P主码流+6路子码流

方案	CPU	内存	GPU
none+none	12%	147MB	0%
dxva2+none	3%	360MB	38%
d3d11va+none	2%	277MB	62%
none+painter	30%	147MB	0%
dxva2+painter	30%	360MB	38%
d3d11va+painter	21%	277MB	62%
none+yuyv	17%	177MB	22%
dxva2+yuyv	25%	400MB	38%
d3d11va+yuyv	18%	30MB	65%
qsv+nv12	22%	970MB	40%
dxva2+nv12	20%	380MB	40%
d3d11va+nv12	15%	320MB	62%

二、功能特点

1. 支持多画面切换，全屏切换等，包括1+4+6+8+9+13+16+25+36+64画面切换。
2. 支持alt+enter全屏，esc退出全屏。
3. 自定义信息框+错误框+询问框+右下角提示框（包含多种格式）。
4. 17套皮肤样式随意更换，所有样式全部统一，包括菜单等。
5. 云台仪表盘鼠标移上去高亮，八个方位精准识别。
6. 底部画面工具栏（画面分割切换+截图声音等设置）移上去高亮。
7. 可在配置文件更改左上角logo+中文软件名称+英文软件名称。
8. 封装了百度地图，视图切换，运动轨迹，设备点位，鼠标按下获取经纬度等。
9. 支持图片地图，设备按钮可以在图片地图上自由拖动自动保存位置信息。
10. 在百度地图和图片地图上，双击视频可以预览摄像头实时视频。
11. 堆栈窗体，每个窗体都是个单独的qwidget，方便编写自己的代码。
12. 顶部鼠标右键菜单，可动态控制时间CPU+左上角面板+左下角面板+右上角面板+右下角面板的显示和隐藏，支持恢复默认布局。
13. 工具栏可以放置多个小图标和关闭图标。
14. 左侧右侧可拖动拉伸，并自动记忆宽高位置，重启后恢复。
15. 双击摄像机节点自动播放视频，双击节点自动依次添加视频，会自动跳到下一个，双击父节点自动添加该节点下的所有视频。
16. 摄像机节点拖曳到对应窗体播放视频，同时支持拖曳本地文件直接播放。
17. 视频画面窗体支持拖曳交换，瞬间响应。
18. 双击节点+拖曳节点+拖曳窗体交换位置，均自动更新url.txt。
19. 支持从url.txt中加载通道视频播放，自动记忆最后通道对应的视频，软件启动后自动打开播放。
20. 右下角音量条控件，失去焦点自动隐藏，音量条带静音图标。
21. 集成百度在线地图和离线地图，可以添加设备对应位置，自动生成地图，支持缩放和添加覆盖物等。
22. 视频拖动到通道窗体外自动删除视频。
23. 鼠标右键可删除当前+所有视频，截图当前+所有视频。
24. 录像机管理、摄像机管理，可添加删除修改导入导出打印信息，立即应用新的设备信息生成树状列表，不需重启。
25. 在pro文件中可以自由开启是否加载地图。
26. 视频播放可选2种内核自由切换，vlc+ffmpeg，均可在pro中设置。
27. 可设置1+4+9+16画面轮询，可设置轮询间隔以及轮询码流类型等，直接在主界面底部工具栏右侧单击启动轮询按钮即可，再次单击停止轮询。
28. 默认超过10秒钟未操作自动隐藏鼠标指针。
29. 支持onvif搜素设备，支持任意onvif摄像机，包括但不限于海康大华宇视天地伟业华为等。
30. 支持onvif云台控制，可上下左右移动云台摄像机，包括复位和焦距调整等。
31. 同时支持sqlite、mysql、postsql等数据库。
32. 可保存视频，可选定时存储或者单文件存储，可选存储间隔时间。
33. 可设置视频流通信方式tcp+udp，可设置视频解码是速度优先、质量优先、均衡等。
34. 可设置硬解码类型，支持qsv、dxva2、d3d11va等。
35. 默认采用opengl绘制视频，超低的CPU资源占用，支持yuyv和nv12两种格式绘制，很牛逼。
36. 高度可定制化，用户可以很方便的在此基础上衍生自己的功能，支持linux和mac系统。

三、效果图

四、核心代码

void NV12OpenGLWidget::initializeGL()
{
    initializeOpenGLFunctions();
    glDisable(GL_DEPTH_TEST);

    //存储顶点坐标和纹理坐标
    static const 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};

    //顶点缓冲对象初始化
    vbo.create();
    vbo.bind();
    vbo.allocate(points, sizeof(points));

    //初始化shader
    this->initShader();
    //初始化textures
    this->initTextures();
    //初始化颜色
    this->initColor();
}

void NV12OpenGLWidget::paintGL()
{
    if (!dataY || !dataUV || width == 0 || height == 0) {
        this->initColor();
        return;
    }

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

    glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + 1);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureY);
    //字节对齐,网上很多代码都是少了这一步,导致有时候花屏
    glPixelStorei(GL_UNPACK_ROW_LENGTH, linesizeY);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RED, width, height, 0, GL_RED, GL_UNSIGNED_BYTE, dataY);

    glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + 0);
    glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureUV);
    //字节对齐,网上很多代码都是少了这一步,导致有时候花屏
    glPixelStorei(GL_UNPACK_ROW_LENGTH, linesizeUV >> 1);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR);
    glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE);
    glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RG, width >> 1, height >> 1, 0, GL_RG, GL_UNSIGNED_BYTE, dataUV);

    glDrawArrays(GL_QUADS, 0, 4);

    program.setUniformValue("textureY", 1);
    program.setUniformValue("textureUV", 0);
    program.disableAttributeArray("vertexIn");
    program.disableAttributeArray("textureIn");
    program.release();
}