Qt + FFmpeg 视频工具：视频一键压缩功能实现

概述

视频文件在日常使用中经常面临体积过大的问题：手机录制的 4K 视频、屏幕录制的原始文件、从网上下载的高码率素材，动辄几百 MB 甚至几个 GB。对于非专业用户来说，打开 HandBrake 或 FFmpeg 命令行去调参数是一件有门槛的事情。

"一键压缩"功能要解决的问题是：让用户不需要理解 CRF、preset、码率、分辨率这些概念，只需在三个预设模式中选择一个，点一下按钮就能完成视频压缩。

三档预设覆盖了三类典型场景：

核心思路：底层是完整的 FFmpeg 转码管线（解码 → 可选 sws_scale 缩放 → H.264 重编码 → AAC 音频 → MP4 封装），上层通过VideoTranscoder纯工具类暴露 CRF、分辨率、音频码率等参数，MediaAnalyzer负责异步调度和状态管理，QML 页面只负责预设选择和结果展示。

实测数据：
原始文件 298MB，三种压缩模式输出文件分别是：151MB、52.8MB、7.8MB

功能流程

用户选择预设模式（清晰优先 / 平衡 / 小体积） │ ▼ QML 页面调用 mediaAnalyzer.compressCurrentVideo(filePath, crf, w, h, ...) │ ▼ MediaAnalyzer 入口校验 → 清空旧结果 → setBusy(true) → runAsync() │ ▼ 后台线程：VideoTranscoder::transcode() │ ├─ 打开输入容器，找到最佳视频/音频流 ├─ 创建输出容器，配置 H.264 编码器（CRF + preset medium） ├─ 配置音频编码器（AAC + 目标码率） ├─ 如目标分辨率 ≠ 源分辨率，初始化 sws_scale 缩放上下文 ├─ 如音频采样格式/采样率不匹配，初始化 SwrContext 重采样 ├─ 主循环：av_read_frame → send_packet → receive_frame → 编码 → write_frame ├─ Flush 解码器 + 编码器内部缓存 ├─ 写 trailer，关闭容器 └─ 组装 transcodeInfo（编码器、分辨率、压缩率、耗时等） │ ▼ 主线程回调：setCompressVideoInfo(info) → 状态栏 + InfoPanel 更新

核心算法

CRF 恒定质量因子

CRF（Constant Rate Factor）是 x264/x265 编码器最核心的质量控制参数，范围 0~51：

• 0：无损编码，体积甚至可能大于源文件
• 18：视觉无损，人眼几乎看不出与源文件的差异
• 23：x264 默认值，画质与体积的平衡点
• 28：明显降低体积，画质有一定损失但可接受
• 51：最差质量，基本不可用

一键压缩通过暴露三个离散的 CRF 值，让用户在"画质"和"体积"之间做简单选择，而不是面对一个滑块不知所措。

分辨率缩放与偶数对齐

"小体积"模式会将宽度降到 1280（720p），高度按源视频宽高比自动计算。H.264 编码器要求宽高必须是偶数，因此计算结果需要& ~1对齐：

// 计算目标分辨率：宽高自动计算并对齐偶数voidcomputeTargetResolution(intsourceWidth,intsourceHeight,int&targetWidth,int&targetHeight){if(targetWidth<=0&&targetHeight<=0){// 两个维度都未指定，保留原始尺寸targetWidth=sourceWidth;targetHeight=sourceHeight;return;}if(targetWidth>0&&targetHeight>0){// 两个维度都指定了，直接使用（对齐偶数）targetWidth=targetWidth&~1;targetHeight=targetHeight&~1;return;}// 只指定了一个维度，按原始宽高比计算另一个维度constdoubleaspect=(sourceHeight>0)?static_cast<double>(sourceWidth)/sourceHeight:1.0;if(targetWidth>0){targetWidth=targetWidth&~1;targetHeight=static_cast<int>(targetWidth/aspect+0.5);targetHeight=(targetHeight>0)?(targetHeight&~1):2;}else{targetHeight=targetHeight&~1;targetWidth=static_cast<int>(targetHeight*aspect+0.5);targetWidth=(targetWidth>0)?(targetWidth&~1):2;}}

音频 AudioFIFO + SwrContext

解码出的音频帧采样格式和采样率往往与 AAC 编码器要求不一致（例如源是 fltp/48kHz，AAC 需要 fltp/44.1kHz）。处理流程是：

1. 用SwrContext做采样格式转换和采样率重采样
2. 转换后的样本写入AVAudioFifo
3. FIFO 攒够一个frame_size的样本后，取出并送入编码器
4. 尾部不足一帧的样本在 flush 阶段补齐编码

这个模式保证了无论源音频参数如何，编码器始终收到格式正确、大小一致的帧。

后端工具类：VideoTranscoder

VideoTranscoder是纯工具类，无状态、无 UI 依赖、无当前文件依赖。它只接收输入路径和编码参数，输出压缩后的视频文件。

类声明

classVideoTranscoder{public:// 对整个视频执行转码压缩//// crf: 恒定质量因子 0~51，值越小画质越高// targetWidth/targetHeight: 目标分辨率，都为 0 时保留原始尺寸// audioBitrateKbps: 音频码率（kbps），0 表示编码器默认// keepAudio: 是否保留音频流// copyMetadata: 是否复制 metadata// transcodeInfo: 成功时返回结果摘要booltranscode(constQString&inputPath,constQString&outputPath,intcrf,inttargetWidth,inttargetHeight,intaudioBitrateKbps,boolkeepAudio,boolcopyMetadata,QVariantMap*transcodeInfo,QString*errorText)const;};

编码器参数配置

视频编码器的参数配置是压缩质量的关键。preset medium保持编码速度和压缩率的平衡，max_b_frames = 0简化 PTS/DTS 顺序避免 B 帧重排问题，gop_size按实际帧率动态计算：

videoEncCtx->width=encWidth;videoEncCtx->height=encHeight;videoEncCtx->pix_fmt=chooseVideoPixelFormat(videoEncoder,videoDecCtx->pix_fmt);videoEncCtx->time_base=videoTimeBase;videoEncCtx->framerate=frameRate;videoEncCtx->gop_size=qMax(12,frameRate.num>0&&frameRate.den>0?frameRate.num/frameRate.den:12);videoEncCtx->max_b_frames=0;// CRF 和 preset 只对 x264/x265 等支持私有选项的编码器生效av_opt_set(videoEncCtx->priv_data,"preset","medium",0);av_opt_set_int(videoEncCtx->priv_data,"crf",safeCrf,0);

视频帧解码 → 缩放 → 编码

每解码一帧后，检查是否需要 sws_scale 转换。条件触发——只有当源分辨率或像素格式与编码器不一致时才初始化缩放上下文，避免不必要的内存分配：

if(videoDecCtx->width!=videoEncCtx->width||videoDecCtx->height!=videoEncCtx->height||videoDecCtx->pix_fmt!=videoEncCtx->pix_fmt){if(!swsCtx){swsCtx=sws_getContext(videoDecCtx->width,videoDecCtx->height,videoDecCtx->pix_fmt,videoEncCtx->width,videoEncCtx->height,videoEncCtx->pix_fmt,SWS_BILINEAR,nullptr,nullptr,nullptr);}// 分配可写的编码帧缓冲av_frame_make_writable(videoEncodeFrame);sws_scale(swsCtx,decodedFrame->data,decodedFrame->linesize,0,videoDecCtx->height,videoEncodeFrame->data,videoEncodeFrame->linesize);frameForEncoder=videoEncodeFrame;}

时间戳处理方面，整视频转码不需要裁剪偏移，第一帧直接作为时间轴零点：

if(firstVideoPts==AV_NOPTS_VALUE)firstVideoPts=framePts!=AV_NOPTS_VALUE?framePts:0;frameForEncoder->pts=framePts!=AV_NOPTS_VALUE?av_rescale_q(framePts-firstVideoPts,inVideoStream->time_base,videoEncCtx->time_base):encodedVideoFrames;

主读取循环

标准的 send/receive 模型：逐 packet 读取，按流索引分发到对应解码器，取出帧后立即编码。视频和音频交替处理，保证 FIFO 中的数据及时被编码写出：

while(!reachedEof){ret=av_read_frame(inCtx,packet);if(ret==AVERROR_EOF){reachedEof=true;break;}if(packet->stream_index==videoStreamIndex){avcodec_send_packet(videoDecCtx,packet);receiveVideoFrames();// 解码 → 缩放 → 编码 → write_frame}elseif(audioDecCtx&&packet->stream_index==audioStreamIndex){avcodec_send_packet(audioDecCtx,packet);receiveAudioFrames();// 解码 → 重采样 → FIFO → 编码 → write_frame}av_packet_unref(packet);}// Flush 解码器和编码器内部缓存avcodec_send_packet(videoDecCtx,nullptr);receiveVideoFrames();avcodec_send_packet(audioDecCtx,nullptr);receiveAudioFrames();// Flush SwrContext 内部延迟样本 → FIFO → 编码

导出封装：MediaAnalyzer 异步调度

MediaAnalyzer作为 QML 门面层，负责入口校验、路径处理、异步调度和状态更新。转码是耗时操作，必须放到后台线程，避免阻塞 UI：

boolMediaAnalyzer::compressCurrentVideo(constQString&filePath,intcrf,inttargetWidth,inttargetHeight,intaudioBitrateKbps,boolkeepAudio,boolcopyMetadata){if(m_currentFile.isEmpty()){setStatus(QStringLiteral("请先导入视频文件"));setCompressVideoInfo(QVariantMap());returnfalse;}// 处理输出路径：支持 file:// URL 和普通路径QString outputPath=filePath.trimmed();if(outputPath.startsWith(QStringLiteral("file:"),Qt::CaseInsensitive))outputPath=QUrl(outputPath).toLocalFile();if(outputPath.isEmpty())outputPath=defaultCompressedVideoPath();if(QFileInfo(outputPath).suffix().isEmpty())outputPath+=QStringLiteral(".mp4");setCompressVideoInfo(QVariantMap());setBusy(true);setStatus(QStringLiteral("正在压缩视频..."));// 转码是耗时操作，必须放到后台线程执行runAsync([=]()->AsyncResult{AsyncResult r;QVariantMap result;r.ok=transcoder.transcode(sourceFile,outputPath,crf,targetWidth,targetHeight,audioBitrateKbps,keepAudio,copyMetadata,&result,&r.errorText);if(r.ok){r.info=result;r.outputPath=outputPath;}returnr;},[this](constAsyncResult&r){if(r.ok){setCompressVideoInfo(r.info);setStatus(QStringLiteral("视频压缩完成：%1").arg(r.outputPath));}else{setCompressVideoInfo(QVariantMap());setStatus(QStringLiteral("视频压缩失败：%1").arg(r.errorText));}});returntrue;}

QML 页面：三档预设选择

VideoCompressPage.qml用三个可点击的预设卡片横排展示，用户点选后高亮当前预设。每个预设包含名称、CRF 标签、描述文本，底部显示当前参数摘要：

// 压缩预设定义 property var compressPresets: [ { name: "清晰优先", crf: 18, targetWidth: 0, targetHeight: 0, audioBitrateKbps: 192, description: "CRF 18，保留原始分辨率，画质接近无损。" }, { name: "平衡", crf: 23, targetWidth: 0, targetHeight: 0, audioBitrateKbps: 128, description: "CRF 23，保留原始分辨率，画质与体积均衡。" }, { name: "小体积", crf: 28, targetWidth: 1280, targetHeight: 0, audioBitrateKbps: 96, description: "CRF 28，分辨率降至 720p，适合手机分享。" } ] property int currentPresetIndex: 1 // 默认"平衡" // 开始压缩按钮 ActionButton { text: "开始压缩" accent: true onClicked: mediaAnalyzer.compressCurrentVideo( outputPathField.text.trim(), currentPreset().crf, currentPreset().targetWidth, currentPreset().targetHeight, keepAudioBox.checked ? currentPreset().audioBitrateKbps : 0, keepAudioBox.checked, copyMetadataBox.checked) }

结果面板通过InfoPanel展示压缩结果，包含编码器、分辨率、压缩率、耗时等信息，数据由MainWindow.qml的refreshVideoCompressRows()从compressVideoInfo映射生成。

状态清理

当前文件切换或重新导入时，MediaAnalyzer::openFile()会调用setCompressVideoInfo(QVariantMap())清空旧的压缩结果，避免 UI 显示过期数据。QML 页面通过Connections监听onCurrentFileChanged和onFileOpened信号，同步刷新默认输出路径。

小结

视频一键压缩的实现要点：

1. 分层架构：VideoTranscoder（纯算法）→MediaAnalyzer（状态 + 异步调度）→VideoCompressPage.qml（交互），职责分离清晰。
2. CRF 驱动：不暴露码率参数，用 CRF 控制质量，让编码器自行分配码率，对用户更友好。
3. 条件缩放：只在目标分辨率与源不一致时初始化 sws_scale，原始尺寸模式零额外开销。
4. AudioFIFO 攒帧：解决解码帧大小与编码器frame_size不匹配的问题，尾部样本在 flush 阶段补齐。
5. 三档预设：把复杂的编码参数收敛为三个直觉化选项，降低使用门槛。