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Java技术一直以来都是开发人员钟爱的语言之一。它是一种高度可移植性高、面向对象且拥有强大的开发生态系统的编程语言。在很多领域，Java都有着广泛的应用。在本文中，我们将探讨如何使用Java技术打造流媒体转码服务器，来轻松转换音视频格式。
I. 概述
流媒体转码是指将一种视频或音频格式转换为另一种格式的过程。这个过程通常需要在服务器上进行，以便在不同的设备和平台上播放音视频内容。在本文中，我们将学习使用Java技术、FFmpeg和Apache Tomcat来创建一个流媒体转码服务器。
II. 关于FFmpeg和Apache Tomcat
FFmpeg是一个免费开源的跨平台音视频转换工具。它支持在一种音视频格式之间进行转换，以及裁剪、旋转、缩放等更高级的操作。它是一个非常强大的工具，可以轻松地扩展其功能，以满足不同的转换需求。
Apache Tomcat是一个开源的Java Servlet容器，它由Apache Software Foundation创建和维护。它是运行Java Web应用程序的一种常用方式。它可以作为嵌入式服务器使用，也可以使用独立的安装包安装在服务器上。
III. 开始搭建流媒体转码服务器
1. 下载和安装FFmpeg
我们需要下载和安装FFmpeg。您可以从FFmpeg官方网站上下载最新版本：https://ffmpeg.org/download.html。
安装步骤：
1) 下载适用于您的操作系统的程序包。
2) 解压缩程序包。
3) 配置您的环境变量。
确保您的FFmpeg可以执行，在命令行输入ffmpeg -version并按回车键，以验证您是否成功地安装了FFmpeg。
2. 下载和安装Apache Tomcat
接下来，我们需要下载和安装Apache Tomcat。您可以从Apache Tomcat官方网站上下载最新版本：http://tomcat.apache.org/download-10.cgi。
下载并解压缩Tomcat，以及配置您的环境变量。
3. 创建一个Java Web应用程序
在这一步，我们将创建一个Java Web应用程序，以实现我们的流媒体转码服务器。
创建步骤：
1) 在您的开发环境中，创建一个新的Java Web项目。
2) 导入FFmpeg库：将FFmpeg库添加到您的项目中。
3) 编写代码：编写Java Servlet，并在其中调用FFmpeg库的方法以实现音视频转换。以下是一个示例代码：
“`java
import java.io.*;
import java.net.*;
import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.*;
import com.xuggle.xuggler.IContner;
import com.xuggle.xuggler.IPacket;
import com.xuggle.xuggler.IStream;
import com.xuggle.xuggler.IStreamCoder;
import static com.xuggle.xuggler.Global.*;
@WebServlet(name=”TranscoderServlet”, urlPatterns={“/TranscoderServlet”})
public class TranscoderServlet extends HttpServlet {
private static final int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 10240; // 10KB.
private static final String CONTENT_TYPE = “video/mp4”;
private static final String SOURCE_FILE = “/path/to/video_file.mp4”;
private static final String DESTINATION_FILE = “/path/to/converted_video_file.mp4”;
private static final int VIDEO_STREAM_INDEX = 0;
private static final int AUDIO_STREAM_INDEX = 1;
private String errorMessage;
private String outputFilename;
private long startPTS;
private long startDTS;
private long endPTS;
private long endDTS;
private String progress;
private int totalDurationInSeconds;
private int currentProgressInSeconds;
public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
processRequest(request, response);
}
public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
processRequest(request, response);
}
private void processRequest(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)
throws ServletException, IOException {
response.setContentType(CONTENT_TYPE);
ServletOutputStream out = response.getOutputStream();
File sourceFile = new File(SOURCE_FILE);
File destinationFile = new File(DESTINATION_FILE);
try {
transcode(sourceFile, destinationFile);
sendFile(destinationFile, response);
} catch (IOException ex) {
errorMessage = “Error Transcoding. ” + ex.getMessage();
}
out.flush();
out.close();
}
private void transcode(File sourceFile, File destinationFile) throws IOException {
// Open the input file.
IContner contnerIn = IContner.make();
int result = contnerIn.open(sourceFile.getAbsolutePath(), IContner.Type.READ, null);
if (result
throw new IOException(“Fled to open input file”);
}
// Open the output file.
IContner contnerOut = IContner.make();
int videoCodecID = AV_CODEC_ID_H264;
int audioCodecID = AV_CODEC_ID_AAC;
String outputFilenameWithoutExtension = destinationFile.getAbsolutePath().substring(0,
destinationFile.getAbsolutePath().lastIndexOf(‘.’));
outputFilename = outputFilenameWithoutExtension + “.” + contnerIn.getContnerFormat().getExtension();
result = contnerOut.open(outputFilename, IContner.Type.WRITE, null);
if (result
throw new IOException(“Fled to open output file”);
}
IStreamCoder videoCoder = null;
IStreamCoder audioCoder = null;
for (int i = 0; i
IStream stream = contnerIn.getStream(i);
IStreamCoder coder = stream.getStreamCoder();
IStream streamOut = contnerOut.addNewStream(i);
int codecID = coder.getCodecID();
if (codecID == CODEC_ID_NONE) {
throw new RuntimeException(
“Could not determine codec ID for audio stream ” + i + ” in input file ” + sourceFile);
}
if ((coder.getCodecType() == ICodec.Type.CODEC_TYPE_VIDEO)) {
videoCoder = coder;
videoCoder.setBitRate(videoCoder.getBitRate());
videoCoder.setBitRateTolerance((int) (0.05 * videoCoder.getBitRate()));
videoCoder.setBitRateTolerance(3 * videoCoder.getBitRateTolerance());
videoCoder.setFlag(IStreamCoder.Flags.FLAG_QSCALE, true);
videoCoder.setGlobalQuality(0);
videoCoder.setPixelType(IPixelFormat.Type.YUV420P);
videoCoder.setHeight(videoCoder.getHeight());
videoCoder.setWidth(videoCoder.getWidth());
videoCoder.setFrameRate(videoCoder.getFrameRate());
videoCoder.setBitRate(videoCoder.getBitRate());
videoCoder.setTimeBase(IRational.make(1, videoCoder.getFrameRate().getDenominator()));
videoCoder.setNumPicturesInGroupOfPictures(25);
videoCoder.setCodec(videoCodecID);
IStreamCoder videoCoderOut = streamOut.getStreamCoder();
videoCoderOut.copyProperties(videoCoder);
videoCoderOut.open(null, null);
} else if ((coder.getCodecType() == ICodec.Type.CODEC_TYPE_AUDIO)) {
audioCoder = coder;
audioCoder.setBitRate(audioCoder.getBitRate());
audioCoder.setBitRateTolerance((int) (0.05 * audioCoder.getBitRate()));
audioCoder.setBitRateTolerance(3 * audioCoder.getBitRateTolerance());
audioCoder.setChannels(audioCoder.getChannels());
audioCoder.setSampleRate(audioCoder.getSampleRate());
audioCoder.setSampleFormat(0);
audioCoder.setFlag(IStreamCoder.Flags.FLAG_QSCALE, true);
audioCoder.setGlobalQuality(0);
audioCoder.setCodec(audioCodecID);
IStreamCoder audioCoderOut = streamOut.getStreamCoder();
audioCoderOut.copyProperties(audioCoder);
audioCoderOut.open(null, null);
}
}
if (videoCoder == null && audioCoder == null) {
throw new RuntimeException(“No Streams found in input file ” + sourceFile);
}
IPacket packetIn = IPacket.make();
IPacket packetOut = IPacket.make();
long lastDTS = NO_PTS;
startPTS = NO_PTS;
endPTS = NO_PTS;
startDTS = NO_PTS;
endDTS = NO_PTS;
totalDurationInSeconds = (int) (contnerIn.getDuration() / contnerIn.getDurationTimeBase().getDouble());
long now = System.currentTimeMillis();
File file = new File(outputFilename);
file.delete();
int index = 0;
while (contnerIn.readNextPacket(packetIn) >= 0) {
IStream streamIn = contnerIn.getStream(packetIn.getStreamIndex());
IStream streamOut = contnerOut.getStream(packetIn.getStreamIndex());
IStreamCoder coderIn = streamIn.getStreamCoder();
IStreamCoder coderOut = streamOut.getStreamCoder();
if (coderOut == null) {
throw new RuntimeException(
“Could not find output encoder for stream ” + packetIn.getStreamIndex() + ” in output file “
+ outputFilename);
}
if (packetIn.getStreamIndex() == VIDEO_STREAM_INDEX) {
if (!coderIn.isOpen()) {
coderIn.open(null, null);
}
if (startPTS == NO_PTS) {
startPTS = packetIn.getTimeStamp();
}
if (startDTS == NO_PTS) {
startDTS = packetIn.getDts();
}
if (packetIn.getDts() == NO_PTS) {
packetIn.setDts(packetIn.getPts());
}
packetOut.setStreamIndex(VIDEO_STREAM_INDEX);
packetOut.setFlags(packetIn.getFlags());
packetOut.setPts(packetIn.getPts() – startPTS);
packetOut.setDts(packetIn.getDts() – startDTS);
packetOut.setDuration(packetIn.getDuration());
packetOut.setPosition(packetIn.getPosition());
packetOut.setKeyPacket(false);
com.xuggle.xuggler.IOUtils.copy(packetIn.getData().getByteArray(0, packetIn.getSize()),
packetOut.getData().getByteArray(0, packetIn.getSize()));
coderOut.encodeVideo(packetOut, null, 0);
endDTS = packetIn.getDts();
endPTS = packetIn.getPts();
}
if (packetIn.getStreamIndex() == AUDIO_STREAM_INDEX) {
if (!coderIn.isOpen()) {
coderIn.open(null, null);
}
if (packetIn.getDts() == NO_PTS) {
packetIn.setDts(packetIn.getPts());
}
packetOut.setStreamIndex(AUDIO_STREAM_INDEX);
packetOut.setFlags(packetIn.getFlags());
packetOut.setPts(packetIn.getPts() – startPTS);
packetOut.setDts(packetIn.getDts() – startDTS);
packetOut.setDuration(packetIn.getDuration());
packetOut.setPosition(packetIn.getPosition());
packetOut.setKeyPacket(false);
com.xuggle.xuggler.IOUtils.copy(packetIn.getData().getByteArray(0, packetIn.getSize()),
packetOut.getData().getByteArray(0, packetIn.getSize()));
coderOut.encodeAudio(packetOut, null, 0);
endDTS = packetIn.getDts();
endPTS = packetIn.getPts();
}
// Recording the end of encoding
if (endDTS > lastDTS) {
lastDTS = endDTS;
}
if (startDTS != NO_PTS) {
final int maxWidth = (int) (contnerOut.getDuration() / contnerIn.getDurationTimeBase().getDouble());
currentProgressInSeconds = (int) ((endPTS – startPTS) * maxWidth / contnerIn.getDuration());
progress = “” + currentProgressInSeconds + “s / ” + totalDurationInSeconds + “s”;
}
if (destinationFile.exists()) {
index++;
if (index % 500000000 == 0) {
System.out.println(“Still Encoding ” + outputFilename);
now = logProgress(now, outputFilename, progress);
}
}
}
coderOut.close();
contnerOut.close();
IContner.make(); // required flush of native memory.
System.gc(); // make sure any temporary files get flushed.
if (totalDurationInSeconds == currentProgressInSeconds) {
System.out.println(“Encoded Successfully… ” + destinationFile.getCanonicalPath());
}
}
private long logProgress(long now, String outputFilename, String progress) {
System.out.println(new SimpleDateFormat(“yyyy.MM.dd.HH.mm.ss”).format(new Date()) + ” – ” + outputFilename
+ “: ” + progress);
return System.currentTimeMillis();
}
private void sendFile(File file, HttpServletResponse response) throws IOException {
response.setContentLength((int) file.length());
InputStream input = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file), DEFAULT_BUFFER_SIZE);
OutputStream output = new BufferedOutputStream(response.getOutputStream(), DEFAULT_BUFFER_SIZE);
IOUtils.copy(input, output);
input.close();
output.close();
file.delete();
}
}
“`
这个例子使用了Xuggle组件，这是一个开源的Java包，它封装了FFmpeg库，并添加了Java应用程序开发的许多高级特性。当然，您也可以使用FFmpeg自身的Java API。
4. 部署Java Web应用程序
现在，我们需要将Java Web应用程序部署到Apache Tomcat服务器上。以下是一些简单的步骤：
1) 将Java Servlet class文件打成 war 包。
2) 将 war 包放入 Tomcat中的webapps目录下。
3) 启动Tomcat服务器。
5. 测试服务器
现在可以测试转码服务器了。使用浏览器或curl测试，尝试从另一个服务器或本地上转换一个视频或音频文件，并将结果输出到浏览器或终端进行播放。
使用curl测试的命令示例：
“`
curl http://localhost:8080/myWebApp/TranscoderServlet \
-o output.mp4 \
-H ‘Content-Type: video/mp4’ \
–data-binary “@input.mp4”
“`
这个命令假设您已经在本地安装了FFmpeg和curl，并且把视频文件input.mp4放在当前目录下。它将启动一个HTTP POST请求，并将input.mp4文件作为二进制流发送到我们的Java Servlet中。Java Servlet在服务器上使用FFmpeg将视频转换为output.mp4，并将其发送回到客户端上。
IV.
在本文中，我们学习了如何使用Java技术、Apache Tomcat和FFmpeg创建流媒体转码服务器。我们创建了一个简单的Java Web应用程序，它可以将视频或音频文件转换为另一种格式。这个服务器还可以扩展，添加更多的功能，如缩放、旋转、裁剪等。这个例子仅仅是作为一个入门的指南，您可以使用它作为启动转码服务器的参考，然后根据您自己的需求和设备加以扩展和修改。
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