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一、前言

Qt 6.2 的第一個測試版剛剛發布，并在多個其他新附加組件中加入了全新的 Qt 多媒體模塊。Qt Multimedia 是一個模塊，它在 Qt 6 中發生了一些相當大的變化。
在很多方面，它是一個新的 API 和實現，即使我們重新使用了 Qt 5.15 中的一些代碼。雖然我們試圖為我們的大多數模塊保持 Qt 5 和 Qt 6 之間盡可能多的源代碼兼容性，但我們不得不在此處進行大量更改以使 API 和實現適合未來，最終決定以最好的為目標API 而不是最大的兼容性。
如果您一直在 Qt 5 中使用 Qt Multimedia，則需要對您的實現進行更改。這篇博文將嘗試引導您完成最大的變化，同時查看 API 和內部結構。

二、目標

Qt 5 中的 Qt 多媒體有一個相當松散定義的范圍。不同后端對 API 不同部分的支持并不一致，而且 API 本身的部分也不容易跨平臺使用。
對于 Qt 6，我們嘗試在一定程度上縮小范圍，并致力于開發一組一致的功能，這些功能適用于所有支持的平臺。我們還沒有達到這個目標，但希望通過 Qt 6.2.0 的發布填補大部分實施空白。
據我們所知，這些功能涵蓋了我們用戶過去使用 Qt 多媒體的大部分用例。我們的目標是首先關注那些核心用例，并確保它們在我們的所有平臺上一致工作，然后再使用新功能擴展模塊。

我們希望在 Qt 6.2 中支持的主要用例是：

音頻和視頻播放
音頻和視頻錄制（來自相機和麥克風）
低級（基于 PCM）音頻和音頻解碼
與 Qt Quick 和小部件集成
盡量使用硬件加速

三、內部架構變化

Qt 5 中的 Qt 多媒體具有復雜的基于插件的架構，使用多個插件來實現不同的前端功能。一個完整的多媒體后端實現將包含不少于 4 個插件。用于實現這些插件的后端 API 是公開的，很難調整和改進這些后端的功能。
構建的架構非常難以維護和開發模塊。在 Qt6 中，我們選擇顯著簡化這一過程并移除插件基礎設施。現在在編譯時選擇后端并編譯到 Qt Multimedia 的共享庫中。現在只有一個后端 API 涵蓋了所有多媒體，消除了我們在 Qt 5 中人為拆分成多個后端的問題。最后，我們選擇將后端 API 設為私有，以便我們將來可以輕松調整和擴展它。
完成后，我們可以仔細查看平臺相關后端代碼所需的 API 和接口。我們設法將實現多媒體后端所需的類集從 40 個減少到 15 個，并減少了純虛擬方法的數量，為許多非必要功能提供了后備實現。
新的后端 API 在某種程度上模仿了我們在 Qt Gui 中用于窗口系統集成的 QPA 架構，并且新的QPlatformMediaIntegration類現在確實作為一個通用的入口點和工廠類來實例化平臺相關的后端對象。在大多數情況下，我們現在的目標是在公共 API 中的類和實現該功能的類之間建立一對一的關系。因此，公共QMediaPlayer API 有一個QPlatformMediaPlayer類實現平臺相關功能。
通過這些更改，我們還可以刪除大量在前端和后端之間重復的代碼，并避免它們之間的大量呼叫轉移。有了這個，我們還可以將許多跨平臺功能和驗證移到代碼的共享、平臺獨立部分中。
總而言之，這極大地簡化了我們的代碼庫，并在不丟失大量功能的情況下大大減少了代碼大小。5.15 中的 Qt Multimedia 大約有 140.000 行代碼，而我們目前在 Qt 6 中減少到大約 74.000 行代碼。

四、支持的后端

在 Qt 6 中，我們還重新審視了支持的后端，并將其縮減為我們認為將來可以支持的一組。例如，在 Qt 5 中，我們在 Windows 上有三個完全不同的后端實現，使用 DirectShow、WMF 和一個單獨的基于 WMF 的 WinRT 實現。
Qt 6.3 計劃支持 QNX。我們可能還會在 6.2 中及時在 WebAssembly 上使用低級音頻。此外，我們仍有使用 PulseAudio 或 ALSA 在 Linux 上支持低級音頻的代碼，但目前尚未測試或支持這些代碼。根據需求，我們可能會在以后的版本中將它們帶回來。

在 Qt 6 中，當前支持的集合是：

Linux，使用 GStreamer
使用 AVFoundation 的 macOS 和 iOS
使用 WMF 的 Windows
使用 MediaPlayer 和 Camera Java API 的 Android

五、公共API接口

Qt Multimedia的公共 API由 5 個大型功能塊組成。其中三個塊已經存在于 Qt 5 中，但是這些塊中的 API 發生了重大變化。功能塊是：

設備發現
低電平音頻
播放和解碼
捕獲和記錄
視頻輸出管道

在做新的 API 的時候，我們也希望在 C++ 和 QML 之間有一個統一的 API。這使我們可以刪除大量代碼，這些代碼只是簡單地包裝了 C++ API 并以稍微不同的方式將其暴露給 QML。對于大多數公共 C++ 類，現在有一個相應的同名 QML 項。所以QMediaPlayer并例如具有相應QML MediaPlayer的具有相同的API作為C ++類的項目。

（一）設備發現

讓我們從設備發現開始。新的QMediaDevices 類旨在為您提供有關可用音頻和視頻設備的信息。它將允許您列出可用的音頻輸入（通常是麥克風）、音頻輸出（揚聲器和耳機）和攝像頭。您可以檢索默認設備，類還會通知您有關配置的任何更改，例如，當用戶連接外部耳機時。

QMediaDevices devices;
connect(devices, QMediaDevices::audioInputsChanged, 
        []() { qDebug()  “available audio inputs have changed”; }

（二）低電平音頻

此功能塊有助于使用原始 PCM 數據處理低電平音頻，并直接從音頻設備讀取或寫入該數據。

這個塊在架構上仍然與我們在 Qt 5 中的非常相似，但很多細節都發生了變化。最值得注意的是，讀取或寫入音頻設備的低級類已更改名稱。它們現在稱為QAudioSource 和QAudioSink。命名反映了它們的低級性質，并釋放了我們在 Qt 5 中的舊名稱（QAudioInput和QAudioOutput）以用于播放和捕獲 API。
所述QAudioFormat API已被清理和簡化，現在支撐4最常用的PCM數據格式（8位無符號整型，16和32位有符號整數和浮點數據）。QAudioFormat還獲得了新的 API 來處理音頻通道的定位信息，但目前后端尚未完全支持。
我們還刪除了已棄用的QSound類。QSoundEffect是它以低延遲播放短聲音的替代品。QSoundEffect目前仍要求您使用 WAV 作為效果格式，但我們計劃擴展此格式，并允許在 6.2 之后通過類播放壓縮的音頻數據。

（三）回放

處理媒體文件播放的主要類是QMediaPlayer。該QMediaPlayer API已經從我們在Qt5簡化了我們必須從現在模塊去掉了所有的播放列表功能，這在過去是內置了Qt 5媒體播放器，但其復雜的API和實現。我們計劃在 6.2 之后將播放列表功能作為一個單獨的獨立類帶回來，然后您可以在需要時連接到QMediaPlayer。現在，如果需要，您可以在“播放器”示例中找到一些處理播放列表的代碼。

另一方面，QMediaPlayer獲得了渲染字幕的能力，您現在可以使用setActiveAudioTrack()、setActiveVideoTrack()和setActiveSubtitleTrack()方法檢查和選擇所需的音頻、視頻或字幕軌道。

Qt 6 中的 QMediaPlayer 要求您使用setAudioOutput()和setVideoOutput()方法將其主動連接到音頻和視頻輸出。不設置音頻輸出將意味著媒體播放器不播放音頻。這是對 Qt 5 的更改，在 Qt 5 中始終選擇默認音頻輸出。進行了更改以允許音頻和視頻之間的對稱 API 并簡化與 QML 的集成

除了QMediaPlayer 之外，Qt 6 還具有跨平臺支持，可以使用QAudioDecoder類將音頻文件解碼為原始 PCM 數據。該功能存在于 Qt 5 的某些平臺上，但并未在所有平臺上實現。

用 C++ 實現的最小媒體播放器如下所示：

//widget示例
QMediaPlayer player;
QAudioOutput audioOutput; // chooses the default audio routing
player.setAudioOutput(audioOutput);
QVideoWidget *videoOutput = new QVideoWidget;
player.setVideoOutput(videoOutput);
player.setSource(“mymediafile.mp4”);
player.play();

//qml示例
Window {
    MediaPlayer {
        id: mediaPlayer
        audioOutput: AudioOutput {} // use default audio routing
        videoOutput: videoOutput
        source: “mymediafile.mp4”
    }

    VideoOutput {
        id: videoOutput
        anchors.fill: parent
    }

    Component.onCompleted: mediaPlayer.play()
}

（四）捕獲和記錄

捕獲和記錄功能在 Qt 6 中經歷了最大的 API 更改。在 Qt 5 中，您必須神奇地將相機連接到記錄器，而 Qt 6 現在帶有更明確的 API 來設置捕獲管道。

Qt 6 中的中心類是QMediaCaptureSession。錄制音頻/視頻或捕獲圖像時始終需要此類。要設置錄音會話，您可以使用setAudioInput()將音頻輸入連接到會話，如果您想從相機錄制，請使用setCamera()將相機連接到它。

這里要注意的一件事是QAudioInput和QCamera充當兩個輸入通道。使用QAudioInput::setDevice()或QCamera::setCameraDevice()選擇要使用的物理設備。選擇設備后，QAudioInput和QCamera允許您更改該設備的屬性，例如設置音量或相機的分辨率和幀速率。

QMediaCaptureSession允許將音頻和視頻輸出連接到它以進行預覽和監視。要拍攝靜止圖像，請使用setImageCapture()將QImageCapture對象連接到它。

要錄制音頻和視頻，請將QMediaRecorder連接到會話。QMediaRecorder允許通過指定一個請求記錄特定的文件格式和編解碼器QMediaFormat。在 Qt 6 中，我們沒有在此處提供跨平臺 API，使用不同格式和編解碼器的枚舉。

由于編解碼器支持取決于平臺，您還可以查詢QMediaFormat以獲取支持的文件格式和編解碼器集。后端也將始終嘗試將請求的格式解析為支持的格式。

因此，例如，如果您請求帶有 H265 視頻編解碼器的 MPEG4 文件，但不支持 H265，則它可能會回退到 H264 或其他受支持的編解碼器。

除了設置格式之外，您還可以在編碼器上設置其他屬性，例如質量、分辨率和幀率。

QMediaCaptureSession session;
QCamera camera;
session.addCamera(camera);
QImageCapture imageCapture;
session.addImageCapture(imageCapture);
camera.start();
imageCapture.captureToFile(“myimage.jpg”);

QMediaRecorder recorder;
session.setRecorder(recorder);

QMediaFormat format(QMediaFormat::MPEG4);
format.setAudioCodec(QMediaFormat::AudioCodec::AAC);
format.setVideoCodec(QMediaFormat::VideoCodec::H265);
recorder.setMediaFormat(format);

recorder.setOutputLocation(“mycapture.mp4”);
recorder.record();

（五）視頻管道

視頻管道已使用 Qt 6 完全重寫，試圖使其更易于用于自定義用例，并允許解碼和渲染的完整硬件加速以及在軟件中接收原始視頻數據。
這個 API 的大部分只能從 C++ 訪問，在 QML 端，有一個VideoOutput QML 元素，但是可以很容易地連接到著色器效果之類的東西，或者可以用作 Qt Quick 3D 中材質的 sourceItem。
如果您使用 Qt Widgets，則QVideoWidget類可用作那里視頻的輸出表面。
對于更底層的訪問，C++ 端的中心類是QVideoSink。QVideoSink可用于從媒體播放器或捕獲會話接收單個視頻幀。然后可以將單個QVideoFrame對象映射到內存中，用戶必須準備好處理各種 YUV 和 RGB 格式，可以使用QPainter渲染或可以轉換為QImage。