「Java技术」打造流媒体转码服务器,轻松转换音视频格式 (java 流媒体转码服务器)

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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