30、综合项目实战（下）：实现一个音视频转码与推流工具，集成滤镜、参数调优、进度反馈

上一章我们把工具的基础框架搭好了，能转码、能推流。但说实话，那只是个“能用”的版本。这一章，我们要把它打磨成“好用”的工具。我会带你加入滤镜处理、参数调优，还有用户最关心的——进度反馈。

嗯，先别急着写代码。我们得先理清楚，一个成熟的转码推流工具，到底需要哪些能力？

滤镜处理：不只是加个水印那么简单

滤镜处理，说白了就是在编码之前对原始帧做一次“美容”。我个人习惯把滤镜分为三类：几何变换（缩放、裁剪）、像素操作（亮度、对比度）、叠加效果（水印、字幕）。

在 FFmpeg 里，滤镜通过 filter graph 来组织。我刚开始接触时觉得这玩意儿很绕，后来发现其实就是个有向无环图。每个节点是一个滤镜，边是数据流。

// 构建滤镜链：缩放 + 水印
const char* filter_desc = "scale=1280:720, drawtext=text='Hello':x=10:y=10:fontsize=24:fontcolor=white";

AVFilterGraph* filter_graph = avfilter_graph_alloc();
AVFilterContext* buffersrc_ctx = nullptr;
AVFilterContext* buffersink_ctx = nullptr;

// 创建输入输出
avfilter_graph_create_filter(&buffersrc_ctx, avfilter_get_by_name("buffer"), "in",
                             nullptr, nullptr, filter_graph);
avfilter_graph_create_filter(&buffersink_ctx, avfilter_get_by_name("buffersink"), "out",
                             nullptr, nullptr, filter_graph);

// 解析滤镜描述
AVFilterInOut* outputs = avfilter_inout_alloc();
AVFilterInOut* inputs  = avfilter_inout_alloc();
outputs->name       = av_strdup("in");
outputs->filter_ctx = buffersrc_ctx;
outputs->pad_idx    = 0;
outputs->next       = nullptr;
inputs->name        = av_strdup("out");
inputs->filter_ctx  = buffersink_ctx;
inputs->pad_idx     = 0;
inputs->next        = nullptr;

avfilter_graph_parse_ptr(filter_graph, filter_desc, &inputs, &outputs, nullptr);
avfilter_graph_config(filter_graph, nullptr);

参数调优：找到质量与性能的平衡点

编码参数调优，是区分“能用”和“好用”的关键。你想想看，同样的源文件，有人转出来画质好、体积小，有人转出来又大又糊。区别就在参数上。

我个人最常用的调优参数有这几个：

参数	作用	推荐值	我的经验
-crf	恒定质量因子	18-28	直播用 23，存档用 18
-preset	编码速度预设	ultrafast ~ veryslow	实时推流用 veryfast，离线用 medium
-g	GOP 大小	帧率 × 2~4	30fps 视频设 60~120
-b:v	视频码率	根据分辨率定	1080p 建议 4~8 Mbps
-maxrate	最大码率	1.5× 目标码率	防止码率尖峰导致卡顿

嗯，这里要注意：CRF 和码率控制是互斥的。用了 CRF 就别再设 -b:v，否则后者会覆盖前者。我见过不少新手在这上面踩坑。

// 动态设置编码参数
AVDictionary* codec_opts = nullptr;
av_dict_set(&codec_opts, "crf", "23", 0);
av_dict_set(&codec_opts, "preset", "veryfast", 0);
av_dict_set(&codec_opts, "g", "60", 0);
av_dict_set(&codec_opts, "maxrate", "6000k", 0);
av_dict_set(&codec_opts, "bufsize", "8000k", 0);

// 打开编码器时传入
avcodec_open2(enc_ctx, codec, &codec_opts);

进度反馈：让用户不再焦虑

做转码工具，最怕用户等得不耐烦直接关掉。进度反馈不是锦上添花，而是刚需。我习惯用回调函数的方式，把进度信息抛给上层 UI。

怎么算进度？其实很简单：已经处理的帧数 / 总帧数。但总帧数怎么拿？对于视频文件，可以从 AVStream->nb_frames 获取。不过有些容器格式不记录这个值，那就得用 duration * fps 估算。

// 进度回调结构体
struct ProgressInfo {
    int64_t total_frames;      // 总帧数
    int64_t processed_frames;  // 已处理帧数
    double  speed;             // 处理速度 (倍速)
    int     percent;           // 百分比 0-100
    std::string status;        // 当前状态描述
};

// 回调函数类型
using ProgressCallback = std::function<void(const ProgressInfo&)>;

// 在编码循环中调用
void encode_loop(AVCodecContext* enc_ctx, AVFormatContext* ofmt_ctx,
                 ProgressCallback on_progress) {
    int64_t total = get_total_frames(ofmt_ctx);
    int64_t processed = 0;
    auto start_time = std::chrono::steady_clock::now();

    while (/* 还有帧 */) {
        // ... 编码一帧 ...
        processed++;

        // 每 30 帧更新一次进度，避免频繁回调
        if (processed % 30 == 0) {
            auto now = std::chrono::steady_clock::now();
            double elapsed = std::chrono::duration<double>(now - start_time).count();
            double speed = processed / elapsed / get_fps();  // 倍速

            ProgressInfo info;
            info.total_frames = total;
            info.processed_frames = processed;
            info.speed = speed;
            info.percent = static_cast<int>(processed * 100.0 / total);
            info.status = "正在编码...";

            on_progress(info);
        }
    }
}

异常恢复：让工具更健壮

做音视频处理，异常情况太多了。网络断了、编码器崩了、磁盘满了……我早期做的工具，遇到异常就直接退出，用户反馈说“转了一小时，最后告诉我失败了，连个断点续传都没有”。

后来我加了三层防护：

1. 断流重连：推流时检测网络状态，断开后自动重连，最多重试 3 次
2. 转码 checkpoint：每处理 1000 帧记录一次位置，崩溃后可以从最近的位置恢复
3. 资源监控：实时检查磁盘空间和内存使用，提前预警

// 断流重连逻辑
int push_stream(AVFormatContext* ofmt_ctx, const char* url) {
    int retry_count = 0;
    const int max_retries = 3;

    while (retry_count < max_retries) {
        int ret = avio_open2(ofmt_ctx->pb, url, AVIO_FLAG_WRITE,
                             nullptr, nullptr);
        if (ret >= 0) {
            return 0;  // 成功
        }

        retry_count++;
        fprintf(stderr, "推流失败，第 %d 次重试...\n", retry_count);
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    }

    return -1;  // 重试耗尽
}

好了，这一章的内容就到这里。代码示例我都跑过，你可以直接拿去用。如果遇到问题，记得先检查滤镜描述语法，再确认编码参数是否匹配。嗯，动手试试吧。