JavaCV FFmpeg采集摄像头YUV视频数据

前阵子使用利用树莓派搭建了一个视频监控平台（传送门），不过使用的是JavaCV封装好的OpenCVFrameGrabber和FFmpegFrameRecorder。
其实在javacpp项目集中有提供FFmpeg的JNI封装，能够直接使用FFmpeg API的来处理音视频数据，下面是一个简单的案例，经过FFmpeg API采集摄像头的YUV数据。

javacpp-ffmpeg依赖：

<dependency>
    <groupId>org.bytedeco.javacpp-presets</groupId>
    <artifactId>ffmpeg</artifactId>
    <version>${ffmpeg.version}</version>
</dependency>

1. 查找摄像头设备

要采集摄像头的YUV数据，首先得知道摄像头的设备名称，能够经过FFmpeg来查找摄像头设备。

ffmpeg.exe -list_devices true -f dshow -i dummy

在个人电脑上结果显示以下：

其中 “Integrated Camera” 就是摄像头的设备名称。

2. 利用FFmpeg解码

采集摄像头数据即将摄像头做为视频流输入，经过FFmpeg解码获取视频帧，而后将视频帧转为YUV格式，最后将数据写入文件便可。
下面是FFmpeg解码的流程:

3. 开发视频帧采集器

根据FFmpeg的解码流程，实现视频帧采集器大概须要通过如下几个步骤：

FFmpeg初始化

首先须要使用av_register_all()这个函数完成编码器和解码器的初始化，只有初始化了编码器和解码器才能正常使用；另外要采集的是设备，因此还须要调用avdevice_register_all()完成初始化。

分配AVFormatContext

接着须要分配一个AVFormatContext，能够经过avformat_alloc_context()来分配AVFormatContext。

pFormatCtx = avformat_alloc_context();

打开视频流

经过avformat_open_input()来打开视频流，这里须要注意的是input format要指定为dshow，能够经过av_find_input_format("dshow")获取AVInputFormat对象。

ret = avformat_open_input(pFormatCtx, String.format("video=%s", input), av_find_input_format("dshow"), (AVDictionary) null);

查找视频流

须要注意的是，查找视频流以前须要调用avformat_find_stream_info()，下面是查找视频流的代码：

ret = avformat_find_stream_info(pFormatCtx, (AVDictionary) null);
for (int i = 0; i < pFormatCtx.nb_streams(); i++) {
    if (pFormatCtx.streams(i).codec().codec_type() == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
        videoIdx = i;
        break;
    }
}

打开解码器

能够经过视频流来查找解码器，而后打开解码器，对视频流进行解码，Java代码以下：

pCodecCtx = pFormatCtx.streams(videoIdx).codec();
pCodec = avcodec_find_decoder(pCodecCtx.codec_id());
if (pCodec == null) {
    throw new FFmpegException("没有找到合适的解码器：" + pCodecCtx.codec_id());
}
// 打开解码器
ret = avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec, (AVDictionary) null);
if (ret != 0) {
    throw new FFmpegException(ret, "avcodec_open2 解码器打开失败");
}

采集视频帧

最后就是采集视频帧了，这里须要注意的是采集摄像头的视频流解码获得的不必定是YUV格式的视频帧，因此须要对视频帧进行转化一下（videoConverter.scale(pFrame)）。

public AVFrame grab() throws FFmpegException {
    if (av_read_frame(pFormatCtx, pkt) >= 0 && pkt.stream_index() == videoIdx) {
        ret = avcodec_decode_video2(pCodecCtx, pFrame, got, pkt);
        if (ret < 0) {
            throw new FFmpegException(ret, "avcodec_decode_video2 解码失败");
        }
        if (got[0] != 0) {
            return videoConverter.scale(pFrame);
        }
        av_packet_unref(pkt);
    }
    return null;
}

4. 将视频帧数据写入文件

经过视频解码以后能够获得YUV格式的视频帧，只须要将视频帧的数据写入文件就能够完成整个摄像头YUV数据的采集流程，RGB数据是存在AVFrame.data[0]中，而YUV格式的数据分三个地方存储，Y数据存在AVFrame.data[0]，U数据存在AVFrame.data[1]，V数据存在AVFrame.data[2]，其中U、V的数量是Y的1/4。
因此只须要根据YUV存储的位置和容量取出数据便可：

int fps = 25;
Yuv420PGrabber g = new Yuv420PGrabber();
g.open("Integrated Camera");
		
byte[] y = new byte[g.getVideoWidth() * g.getVideoHeight()];
byte[] u = new byte[g.getVideoWidth() * g.getVideoHeight() / 4];
byte[] v = new byte[g.getVideoWidth() * g.getVideoHeight() / 4];
//  1280x720
OutputStream fos = new FileOutputStream("yuv420p.yuv");
for (int i = 0; i < 200; i ++) {
    AVFrame avFrame = g.grab();
    avFrame.data(0).get(y);
    avFrame.data(1).get(u);
    avFrame.data(2).get(v);
    fos.write(y);
    fos.write(u);
    fos.write(v);
    Thread.sleep(1000 / fps);
}
fos.flush();
fos.close();
		
g.close();

5. 播放采集的YUV数据

采集的YUV数据能够经过YUV Player Deluxe，效果以下：

也能够经过ffplay来播放，命令以下

ffplay.exe -f rawvideo -video_size 1280x720 yuv420p.yuv

效果以下：

=========================================================
视频帧采集器源码可关注公众号 “HiIT青年” 发送 “ffmpeg-yuv” 获取。

关注公众号，阅读更多文章。