详解如何用Java实现对m3u8直播流抽帧

什么是抽帧

抽帧（frame extraction）是指从视频流中提取一些特定的帧，通常是关键帧或者随机帧，以供后续处理。对于m3u8直播流，可以使用Java中的FFmpeg库来实现抽帧功能。

什么是 FFmpeg

FFmpeg是一套可以用来记录、转换数字音频、视频，并能将其转化为流的开源计算机程序。采用LGPL或GPL许可证。它提供了录制、转换以及流化音视频的完整解决方案。

什么是 JavaCV

JavaCV 是一款基于JavaCPP 调用方式，由多种开源计算机视觉库组成的包装库，封装了包含FFmpeg、OpenCV、tensorflow、caffe、tesseract、libdc1394、OpenKinect、videoInput和ARToolKitPlus等在内的计算机视觉领域的常用库和实用程序类。

最简单的抽帧

使用 Java 中的 FFmpeg 库实现的最简单的抽帧。

<dependency>
    <groupId>org.bytedeco</groupId>
    <artifactId>javacv</artifactId>
    <version>1.4.1</version>
</dependency>

import org.bytedeco.javacv.*;
import java.io.IOException;

public class FrameExtractor {
    public static void main(String[] args) throws IOException, FrameGrabber.Exception, FrameRecorder.Exception {
        FFmpegFrameGrabber grabber = new FFmpegFrameGrabber("直播流地址xxx.m3u8");
        grabber.setOption("rtsp_transport", "tcp");
        grabber.start();

        Frame frame;
        Java2DFrameConverter converter = new Java2DFrameConverter();
        int i = 0;

        // grabber.grabImage() 获取帧图片，不包含音频
        // grabber.grab() 包含音频
        while ((frame = grabber.grabImage()) != null) {
            // 在这里处理抽取到的帧
            // 例如，将帧保存为图像文件
            converter.convert(frame).createGraphics().dispose();
            String outputFilename = "frame_" + i + ".jpg";
            File f = new File(outputFilename);
            if(!f.exists())f.mkdirs();
            ImageIO.write(converter.convert(frame), "jpg", f);
            i++;
        }
        grabber.stop();
    }
}

抽帧算法

什么是帧率：每秒刷新几次就是几帧。例如25帧就是每秒展示25张图片。

指定每几秒抽取几帧。这里的核心思想是，平均数累加。

假设对帧率为25的视频。要实现每3秒抽3帧。

设：帧率=fps；时间=t；t时间内抽取总帧数=x；

avg=(fps.t)/x;

只需找出 1*avg,2*avg,...,x*avg分别对应的值就找到了需要抽取的帧。

最后只需要使用一个变量对帧率计数。在指定的帧率进行抽取操作就可以了。

代码：

public class FrameExtractor {
    public static void main(String[] args) throws IOException, FrameGrabber.Exception, FrameRecorder.Exception {
        // 读取流
        FFmpegFrameGrabber grabber = new FFmpegFrameGrabber("http:.m3u8");
        grabber.setOption("rtsp_transport", "tcp");
        grabber.start();

        Frame frame;
        Java2DFrameConverter converter = new Java2DFrameConverter();

        // 控制读取帧数
        int frameRate = (int) grabber.getFrameRate();
        int targetFrameRateNum[] = {10,10}; //（每10秒读10帧） 目标帧率数量，每几秒钟读取几帧
        SortedSet<Integer> targetFrameRate = new TreeSet<>(); // 需要抽取的目标帧率
        // 计算需要抽取的目标帧
        int calFrameRate = frameRate * targetFrameRateNum[0];
        int partSize = calFrameRate / targetFrameRateNum[1];
        int remainder = calFrameRate % targetFrameRateNum[1];
        int current = 1;
        for (int i = 0; i < targetFrameRateNum[1]; i++) {
            // 避免出现帧数多一个
            if (current <= calFrameRate){
                targetFrameRate.add(current);
            }
            current += partSize;
            if (i < remainder) {
                current++;
            }
        }

        // 计数器
        int frameCount = 0;
        int i = 0;
        while ((frame = grabber.grabImage()) != null) {
            // 每读取一帧，增加计数器
            frameCount++;
            // 如果计数器达到目标帧率，则进行处理
            if (targetFrameRate.contains(frameCount)) {
                // 处理抽取到的帧

            }
            // 重置计数器
            if (calFrameRate == frameCount){
                frameCount = 0;
            }
        }

        grabber.stop();
    }
}

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