Qt怎么實現視頻傳輸UDP版

本篇內容主要講解“Qt怎么實現視頻傳輸UDP版”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“Qt怎么實現視頻傳輸UDP版”吧!

一、前言

Qt的網絡通信類，我們平時常用的就是三個：QTcpSocket客戶端類、QTcpServer服務端類、QUdpSocket通信類，為啥沒有QUdpServer類？其實UDP是無連接的通信，占用資源很小，他既可以是客戶端也可以是服務端，如果要作為服務端則指定端口調用bind方法即可。本程序同時支持了TCP模式和UDP模式，實際測試下來，還是建議使用TCP模式，UDP模式由于無連接在短時間內發送大量的數據包發現會丟包，而且包的大小有限制，是65507字節，大約64K，所以UDP模式下實時傳輸的圖片分辨率不能太大，實測640*480的視頻文件還是挺好的，720P基本上有點慘，丟包好多，可能后期還需要從協議上改進處理。

本程序和協議約定的圖片采用base64編碼傳輸，接收到以后將base64字符串解碼出來生成圖片，QByteArray內置類toBase64方法轉成base64編碼的字符串，QByteArray::fromBase64方法將base64字符串還原成數據。在經過多次的實驗以后統計的數據顯示，編碼解碼的速度還可以，其中720P圖片編碼25ms-30ms、解碼15ms-20ms，1080P圖片編碼35ms-40ms、解碼25ms-30ms。總體上來說一秒鐘傳輸25-30張圖片和解碼25-30張圖片，還是沒有什么問題的，只是走的CPU編碼解碼，如果開的通道數比較多的話，還是很耗CPU的，但是應付一些簡單的應用場景還是如魚得水毫無壓力。

通信協議：

1. 采用TCP長連接和UDP協議可選，默認通信端口6000。

2. 采用自定義的xml通信協議。

3. 所有傳輸加20個字節頭部：IIMAGE:0000000000000，IIMAGE:為固定頭部，后面接13個字節的 內容的長度（含20個頭部長度） 字符串。

4. 下面協議部分省略了頭部字節。

5. 服務端返回的數據中的uuid是對應接收到的消息的uuid。

6. 服務端每次返回的時候都帶了當前時間，可用于客戶端校時。

客戶端發送心跳
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ImageClient Uuid="8AF12208-0356-434C-8A49-69A2170D9B5A" Flag="SHJC00000001">
    <ClientHeart/>
</ImageClient>

服務器收到心跳返回
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ImageServer Uuid="8AF12208-0356-434C-8A49-69A2170D9B5A" NowTime="2019-12-05 16:37:47">
    Ok
</ImageServer>

客戶端發送圖片
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ImageClient Uuid="66BCB44A-B567-48ED-8889-36B8FA6C4363" Flag="SHJC00000001">
    <ClientImage>圖片base64編碼后的字符串/9j/4AAQSkZJRgABAQEAYABgAAD/2wBDAAgGBgcGBQgHBwcJCQgKDBQNDAsLDBkSEw8UHRofHh0aHBwgJC4nICIsIxwcKDcpLDAxNDQ0Hyc5PTgyPC4zNDL/2wBDAQkJCQwLDBgNDRgyIRwhMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjIyMjL/wAARCAJAAtADASIAAhEBAxEB/8QAHwAAAQUBAQEB...nvWsQRlXA61mTjmtWcdazLgcmrQ0U2plSMKjpDE7UtFFAwxRRRQAUuKWigQlFFFLcD//2Q==</ClientImage>
</ImageClient>

服務端收到圖片返回
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<ImageServer Uuid="66BCB44A-B567-48ED-8889-36B8FA6C4363" NowTime="2019-12-05 16:38:47">
    Ack
</ImageServer>

二、功能特點

1. 多線程收發圖片數據和解析圖片數據，不卡主界面。

2. 同時支持TCP和UDP兩種模式，封裝了TCP模式以及UDP模式的客戶端類和服務端類。

3. 圖片傳輸客戶端同時支持發送到多個服務端，可以作為一個教師機同屏發送到多個學生機的應用場景。

4. 同時支持多個客戶端同時往服務端發送圖片，服務端每個連接都會自動開辟線程收發和解析圖片數據。

5. 自定義label控件信號槽機制繪制圖片，不卡主界面。

6. 自帶心跳機制判斷離線，自動重連服務器，可設置超時時間。

7. 每個消息都有唯一的消息標識uuid，服務端收到以后會返回對應的uuid消息表示收到，客戶端可以根據此返回消息判斷服務端解析成功，不用再發，這樣可以確保發出去的數據服務器接收到了并解析成功。

8. 每個消息都有唯一的圖片標識flag，相當于ID號，根據此標識判斷需要解析顯示到哪個界面。

9. 圖片以base64的字符串格式發送，接收端接收到base64字符串的圖片數據解碼后重新生成圖片。

10. 所有數據的收發都有信號發出去，方便輸出查看。

11. 都提供單例類，方便只有一個的時候直接使用無需new。

12. 采用自定義的xml協議，可以自由拓展其他屬性字段比如帶上圖片內容等。

三、效果圖

四、核心代碼

#include "udpimageclient.h"
#include "devicefun.h"

QScopedPointer<UdpImageClient> UdpImageClient::self;
UdpImageClient *UdpImageClient::Instance()
{
    if (self.isNull()) {
        static QMutex mutex;
        QMutexLocker locker(&mutex);
        if (self.isNull()) {
            self.reset(new UdpImageClient);
        }
    }

    return self.data();
}

UdpImageClient::UdpImageClient(QObject *parent) : QThread(parent)
{
    //如果是外網請自行調整這個值的大小,外網需要調小
    packageSize = 10000;
    flag = "SHJC00000001";
    serverIP = "127.0.0.1";
    serverPort = 6000;

    stopped = false;

    //UDP通信對象
    udpSocket = new QUdpSocket(this);
    connect(udpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(readData()));

    //定時器解析收到的數據,可以自行調整間隔
    timerData = new QTimer(this);
    connect(timerData, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(checkData()));
    timerData->setInterval(100);

    //綁定信號啟動后啟動定時器
    connect(this, SIGNAL(started()), this, SLOT(started()));
    //綁定發送數據信號槽
    connect(this, SIGNAL(readyWrite(QString)), this, SLOT(sendImage(QString)));
}

UdpImageClient::~UdpImageClient()
{
    this->stop();
}

void UdpImageClient::run()
{
    while (!stopped) {
        //這里采用線程去處理,其實完全可以用定時器搞定,畢竟tcp的write是異步的,操作系統自動調度
        //為了后期的拓展性,比如需要判斷是否發送成功之類的,需要同步處理,所以改成的線程去處理
        //圖片數據轉成base64編碼的數據也需要時間的,主要的耗時在轉碼
        //取出數據發送,這里需要加鎖,避免正在插入數據
        if (images.count() > 0) {
            QMutexLocker locker(&mutexImage);
            QImage image = images.takeFirst();
            QString imageData = DeviceFun::getImageData(image);
            emit readyWrite(imageData);
        }

        //要稍微休息下,否則CPU會被一直占用
        msleep(1);
    }

    stopped = false;
}

void UdpImageClient::readData()
{
    QHostAddress host;
    quint16 port;
    QByteArray data;

    while (udpSocket->hasPendingDatagrams()) {
        data.resize(udpSocket->pendingDatagramSize());
        udpSocket->readDatagram(data.data(), data.size(), &host, &port);

        //接收的數據存入buffer需要加鎖
        QMutexLocker locker(&mutexData);
        buffer.append(data);
        emit receiveData(data);
    }
}

void UdpImageClient::checkData()
{
    if (buffer.length() == 0) {
        return;
    }

    //取出數據處理需要加鎖,防止此時正在插入數據
    QMutexLocker locker(&mutexData);
    QDomDocument dom;
    if (!DeviceFun::getReceiveXmlData(buffer, dom, "IIMAGE:", 11, true)) {
        return;
    }

    //逐個取出節點判斷數據
    QDomElement element = dom.documentElement();
    if (element.tagName() == "ImageServer") {
        QString uuid = element.attribute("Uuid");
        QDomNode childNode = element.firstChild();
        QString name = childNode.nodeName();
        QString value = element.text();
        //qDebug() << uuid << name << value;
        //這里可以根據收到的數據自行增加自己的處理
    }
}

void UdpImageClient::started()
{
    if (!timerData->isActive()) {
        timerData->start();
    }
}

void UdpImageClient::stop()
{
    buffer.clear();
    images.clear();
    stopped = true;
    this->wait();
    udpSocket->disconnectFromHost();

    if (timerData->isActive()) {
        timerData->stop();
    }
}

void UdpImageClient::setPackageSize(int packageSize)
{
    if (packageSize <= 65507) {
        this->packageSize = packageSize;
    }
}

void UdpImageClient::setFlag(const QString &flag)
{
    this->flag = flag;
}

void UdpImageClient::setServerIP(const QString &serverIP)
{
    this->serverIP = serverIP;
}

void UdpImageClient::setServerPort(int serverPort)
{
    this->serverPort = serverPort;
}

void UdpImageClient::writeData(const QString &body)
{
    //構建xml字符串
    QStringList list;
    list.append(QString("<ImageClient Uuid=\"%1\" Flag=\"%2\">").arg(DeviceFun::getUuid()).arg(flag));
    list.append(body);
    list.append("</ImageClient>");

    //調用通用方法根據協議組成完整數據
    QString data = DeviceFun::getSendXmlData(list.join(""), "IIMAGE:");
    QByteArray buffer = data.toUtf8();

    //udp最大只能發送65507字節的數據=64K 超過的話都會發送失敗
    //所以這里需要手動分包,外網的話包還要小一點
    if (packageSize == 65500) {
        udpSocket->writeDatagram(buffer, QHostAddress(serverIP), serverPort);
    } else {
        int len = buffer.length();
        int count = len / packageSize + 1;
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            QByteArray temp = buffer.mid(i * packageSize, packageSize);
            udpSocket->writeDatagram(temp, QHostAddress(serverIP), serverPort);
        }
    }

    emit sendData(buffer);
}

void UdpImageClient::sendImage(const QString &body)
{
    writeData(QString("<ClientImage>%1</ClientImage>").arg(body));
}

void UdpImageClient::append(const QImage &image)
{
    //這里需要加鎖,避免正在取出數據
    QMutexLocker locker(&mutexImage);
    //限制隊列中最大消息數,避免離線的時候瘋狂插入
    if (this->isRunning() && images.count() < 10) {
        images << image;
    }
}

void UdpImageClient::clear()
{
    QMutexLocker locker(&mutexImage);
    images.clear();
}

到此，相信大家對“Qt怎么實現視頻傳輸UDP版”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！