Gstreamer的一些基本概念
PythonGstreamer入门
PythonGstreamer入门历时一个月的Python Gstreamer入门阶段接近尾声，在这里总结一下自己的学习历程。
首先感谢一下Andy同学和Stephen老师的帮助和指导。
（根据后续学习持续更新）1.基础知识学习阶段首先需要了解Gstreamer是什么，有哪些基本的内容，element、pad、bin、pipeline各是什么，其中又有哪些分类。
这里推荐Gsteamer的官方文档进行学习，可以去Gstreamer官网寻找英文文档，也可以直接搜索Gstreamer应用开发手册寻找中文版。
Gstreamer是使用C语言编写的框架，网络上关于Gstreamer的资料也是C语言编写居多（这也是我想写一篇自己的Python Gstreamer 学习历程的原因之一），不过不管是什么语言编写Gstreamer程序，基本的思路都是一样的，只是语句的表达方式不同而已，关于C语言和Python语言的函数对照表我后面也有提供。
这里推荐一个翻译的Gstreamer基础教程、播放教程博客：Gstreamer基础教程常用知识总结：gstreamer知识总结2.播放功能实现思路想要播放视频首先需要理解视频音频的编码与封装相关知识，这里推荐一个视音频编解码相关博客：视音频编解码技术零基础学习方法一个mkv视频的形成过程为：视音频原始数据——>音视频编码形成压缩数据——>音视频封装为MKV等格式视频。
相对应的我们播放一个视频就需要对这个过程翻转：MKV视频——>解封装——>解码——>播放。
图解：3.播放功能代码实现与资料对于Gstreamer的安装，Ubuntu可能会自带1.0版本，如果查找不到部分元件，可以搜索这些元件所属的插件包，这里提供一个元件和Gstreamer插件包对应的文档：gstreamer插件下面根据顺序介绍一下我编写代码的过程以及部分代码：（1）使用playbin实现对音视频的播放playbin是一个集成的箱柜可以直接用来播放多种音视频。
GStreamer插件开发指南
GStreamer插件开发指南GStreamer是一个功能强大的开放源代码多媒体框架，用于处理和播放各种类型的媒体数据。
GStreamer插件是用于扩展GStreamer功能的模块，可以添加新的元件、过滤器和其他处理模块，以满足特定的需求。
1. 了解GStreamer框架：熟悉GStreamer的核心概念、基本组件和数据流模型是开发插件的基础。
阅读GStreamer的文档和教程，获取关于GStreamer的基本知识。
2.确定插件的功能：确定你希望新插件实现的功能和目标。
这可以是一个新的音频或视频处理算法，或者一个特定格式的文件解码器。
确保你的目标明确和可行。
3. 构建插件的框架：在开始实现具体功能之前，需要创建插件的框架。
这包括定义插件的接口、实例化对象和设置参数。
使用GStreamer提供的插件模板，使插件具备GObject的特性。
4. 实现插件的功能：根据插件的目标，实现相应的功能。
这可以是一个音频或视频处理算法、一个文件解码器或一个特定格式的编码器。
根据GStreamer的架构，将功能以数据流的形式连接到其他元件。
5. 调试和测试插件：在完成插件功能的实现后，进行调试和测试工作。
使用GStreamer提供的调试工具和技术，验证插件的正确性和稳定性。
这可能涉及创建测试文件、分析数据流、查找性能问题等。
6. 文档和发布插件：为你的插件创建文档，包括插件的功能、接口和使用方法。
将插件发布到GStreamer的插件仓库或其他适当的发布平台，以供其他开发者和用户使用。
7.迭代和改进插件：随着时间的推移和用户的反馈，可能需要对插件进行迭代和改进。
收集用户反馈，修复问题和改进插件的性能和功能。
GStreamer插件的开发是一个复杂的过程，需要有一定的编程和多媒体处理经验。
通过学习和研究现有的GStreamer插件，你可以更好地理解和掌握插件开发的技巧和方法。
通过不断实践和改进，你可以开发出高质量和有用的GStreamer插件。
Gstreamer 汇总
1: 本文介绍如何使用GStreamer 编写一个简单的MP3播放器2:理解Gstreamer架构3: Gstreamer的同步机制4: streamer下采用ffmpeg复用成单节目TS流时的码率控制5: gstreamer应用程序的调试GStreamer学习笔记（一）本文介绍如何使用GStreamer 编写一个简单的MP3播放器。
1,需要使用mad解码插件，因此需要先安装gstreamer0.10-plugins-ugly2，编写mp3播放器下面来看看如何利用GStreamer框架提供的组件，来实现一个简单的MP3播放器。
数据源元件负责从磁盘上读取数据，过滤器元件负责对数据进行解码，而接受器元件则负责将解码后的数据写入声卡。
如果想要在程序中应用GStreamer提供的各种功能，首先必须在主函数中调用gst_init()来完成相应的初始化工作，以便将用户从命令行输入的参数传递给GStreamer函数库。
一个典型的GStreamer应用程序的初始化如下所示：#include <gst/gst.h>int main (int argc, char *argv[]){gst_init (&argc, &argv);/* */}接下去需要创建三个元件并连接成管道，由于所有GStreamer元件都具有相同的基类GstElement，因此能够采用如下方式进行定义：GstElement *pipeline, *filesrc, *decoder, *audiosink;管道在GStreamer框架中是用来容纳和管理元件的，下面的代码将创建一条名为pipeline的新管道：/* 创建用来容纳元件的新管道 */pipeline = gst_pipeline_new ("pipeline");数据源元件负责从磁盘文件中读取数据，它具有名为location的属性，用来指明文件在磁盘上的位置。
gstreamer 参数
gstreamer 参数摘要：1.GStreamer 简介2.GStreamer 参数的概念3.GStreamer 参数的分类4.GStreamer 参数的使用方法5.GStreamer 参数的优缺点正文：1.GStreamer 简介GStreamer 是一个用于构建音视频处理管道的框架，它可以在各种平台上运行，支持C、C++、Python 等编程语言。
GStreamer 提供了一整套音视频处理库，用户可以通过组合这些库来实现音视频的采集、编解码、格式转换、滤镜处理等功能。
2.GStreamer 参数的概念在GStreamer 中，参数是一种用于定制和控制音视频处理过程的元素。
通过设置不同的参数值，用户可以实现对音视频处理管道中各个环节的控制，从而满足不同的应用需求。
3.GStreamer 参数的分类GStreamer 参数主要分为以下几类：（1）基本参数：包括音视频格式、采样率、分辨率等，用于描述音视频数据的基本特征。
（2）编解码参数：包括编码器、解码器、编解码器选项等，用于控制音视频编解码过程。
（3）处理参数：包括滤镜、特效、变换等，用于实现音视频数据的处理和增强。
（4）控制参数：包括播放速度、音量、显示方式等，用于控制音视频数据的播放和显示。
4.GStreamer 参数的使用方法在使用GStreamer 参数时，用户需要按照以下步骤进行：（1）首先，需要创建一个GStreamer 管道，该管道包含了音视频处理的各个环节。
（2）然后，通过添加滤镜、转换等节点，将音视频数据从输入设备传输到输出设备。
（3）接着，为各个节点设置相应的参数值，以实现对音视频处理过程的控制。
（4）最后，启动GStreamer 管道，开始音视频处理过程。
5.GStreamer 参数的优缺点GStreamer 参数的优点主要有：（1）灵活性高：用户可以根据需求自由设置参数值，实现对音视频处理过程的定制。
（2）扩展性强：GStreamer 框架支持多种编程语言，可以满足不同平台的需求。
gstreamer手册（简体中文版）
第1章. 序言本章将从技术的角度来描述本手册的总体结构。
1.1. GStreamer是什么?GStreamer是一个创建流媒体应用程序的框架。
其基本设计思想来自于俄勒冈(Oregon)研究生学院有关视频管道的创意, 同时也借鉴了DirectShow的设计思想。
GStreamer的程序开发框架使得编写任意类型的流媒体应用程序成为了可能。
在编写处理音频、视频或者两者皆有的应用程序时, GStreamer可以让你的工作变得简单。
GStreamer并不受限于音频和视频处理, 它能够处理任意类型的数据流。
管道设计的方法对于实际应用的滤波器几乎没有负荷, 它甚至可以用来设计出对延时有很高要求的高端音频应用程序。
GStreamer最显著的用途是在构建一个播放器上。
GStreamer已经支持很多格式的档了, 包括: MP3、Ogg/Vorbis、MPEG-1/2、AVI、Quicktime、mod等等。
从这个角度看, GStreamer更像是一个播放器。
但是它主要的优点却是在于: 它的可插入组件能够很方便的接入到任意的管道当中。
这个优点使得利用GStreamer编写一个万能的可编辑音视频应用程序成为可能。
GStreamer框架是基于插件的, 有些插件中提供了各种各样的多媒体数字信号编译码器,也有些提供了其它的功能。
所有的插件都能够被链接到任意的已经定义了的数据流管道中。
GStreamer的管道能够被GUI编辑器编辑, 能够以XML档来保存。
这样的设计使得管道链接库的消耗变得非常少。
GStreamer核心库函数是一个处理插件、数据流和媒体操作的框架。
GStreamer核心库还提供了一个API, 这个API是开放给程序员使用的---当程序员需要使用其它的插件来编写他所需要的应用程序的时候可以使用它。
1.2. 谁需要读这个手册?本手册是从一个程序开发人员的角度来描述GStreamer的: 它叙述了如何利用GStreamer的开发库以及工具来编写一个基于GStreamer的应用程序。
gstreamer介绍及使用
gstreamer介绍及使⽤⼀、gstreamer介绍Gstreamer是⼀个⽀持Windows，Linux，Android， iOS的跨平台的多媒体框架，应⽤程序可以通过管道（Pipeline）的⽅式，将多媒体处理的各个步骤串联起来，达到预期的效果。
每个步骤通过元素（Element）基于GObject对象系统通过插件（plugins）的⽅式实现，⽅便了各项功能的扩展。
⼆、gstreamer安装ubuntu下gstreamer安装命令为：sudo apt-get install libgstreamer1.0-0 gstreamer1.0-plugins-base gstreamer1.0-plugins-good gstreamer1.0-plugins-bad gstreamer1.0-plugins-ugly gstreamer1.0-libav gstreamer1.0-doc gstreamer1.0-tools gstreamer1.0-x gstreamer1.0-alsa gstreamer1.0-gl gstreamer1.0-gtk3 gstreamer1.0-qt5 gstreamer1.0-pulseaudio这个命令主要是安装gstreamer的各种插件包，这些包中包含了很多插件，如gstreamer1.0-plugins-base是基础插件包，gstreamer1.0-plugins-good是⾼质量的采⽤LGPL授权的插件包。
通过gst-inspect-1.0命令看⼀下qtdemux插件的信息，如下所⽰：红框中显⽰qtdemux的的插件属于gstreamer1.0-plugins-good插件包三、gstreamer命令3.1 gst-inspect-1.0 查看插件信息命令gst-inspect-1.0 qtdemux 查看qtdemux插件的信息，如下所⽰：3.2 gst-launch-1.0 构建管道播放mp4⽂件命令：gst-launch-1.0 filesrc location=1.mp4 ! qtdemux ! decodebin ! videoconvert ! autovideosink播放mp4流程为：读⼊mp4⽂件->解mp4封装->解码->视频转换->播放，命令中的filesrc 、qtdemux、 decodebin 、videoconvert 、autovideosink插件分别对应这四个步骤，构建的管道如下图所⽰：产⽣⼀个指定宽⾼的视频gst-launch-1.0 videotestsrc ! video/x-raw,width=500,height=300 ! autovideosink。
gstreamer 编程
GStreamer 编程什么是 GStreamer？GStreamer 是一个开源的多媒体框架，用于构建流媒体应用程序和音视频处理工具。
它提供了一组库和插件，可以处理各种音频和视频格式，并支持实时流媒体。
GStreamer 的设计理念是模块化和可扩展的。
它由核心库和各种插件组成，可以根据需要选择加载不同的插件来支持特定的功能。
这使得 GStreamer 成为一个非常灵活和强大的多媒体框架。
GStreamer 的核心概念元素 (Elements)在 GStreamer 中，元素是构成多媒体处理管道的基本单元。
每个元素负责执行特定的任务，如读取文件、解码音视频数据、进行音视频处理等。
元素之间通过消息传递进行通信，并形成一个有向图结构。
GStreamer 提供了许多内置的元素，如filesrc（读取文件）、decodebin（解码器）和autovideosink（自动选择合适的视频输出设备）。
同时也可以自定义元素来满足特定需求。
流 (Pads)每个元素都有输入和输出端口，称为流端口 (pads)。
输入端口接收来自上游元素的数据流，输出端口将处理后的数据流传递给下游元素。
通过将不同元素的输入端口和输出端口连接起来，可以构建一个完整的媒体处理管道。
管道 (Pipeline)管道是多个元素连接在一起形成的数据处理链。
它定义了数据流的路径和处理顺序。
GStreamer 提供了一个GstPipeline类来创建和管理管道。
GStreamer 的编程接口GStreamer 提供了多种编程接口来开发应用程序，包括 C、C++、Python 和 Rust。
下面将以 C 语言为例介绍 GStreamer 的编程接口。
初始化 GStreamer在使用 GStreamer 之前，需要先初始化库并设置相关的环境变量。
以下是初始化GStreamer 的代码示例：#include <gst/gst.h>int main(int argc, char *argv[]) {// 初始化 GStreamergst_init(&argc, &argv);// 其他代码...return 0;}创建元素和管道要创建元素，可以使用gst_element_factory_make()函数，并指定要创建的元素类型和名称。
软件开发实习中的音视频编解码与处理
软件开发实习中的音视频编解码与处理在当前数字化时代，音视频内容的广泛应用和快速增长已经成为了不可忽视的趋势。
作为软件开发实习生，了解和掌握音视频编解码与处理的知识和技能，无疑是提升自己竞争力的重要一步。
本文将介绍音视频编解码与处理的基本概念，以及实习中常见的应用场景和解决方案。
一、音视频编解码的概念和原理1. 音视频编解码的概念音视频编解码是指将原始音视频信号进行压缩和解压缩的过程。
原始音视频信号通常是由大量的数据组成，不经过压缩处理就无法满足传输和存储的需求。
编解码的任务就是将原始音视频信号通过一系列的算法和处理，转换为压缩后的数据流，以达到减小文件大小、提高传输速度和减少存储空间的目的。
2. 音视频编解码的原理音视频编解码的原理包含以下几个关键步骤：（1）采样和量化：通过采样和量化将连续的音频和视频信号转换为离散的数字信号。
采样率和量化位数的选择对音视频质量和文件大小有重要影响。
（2）压缩编码：音视频信号经过采样和量化后，通常还需要进行压缩编码处理。
常用的压缩编码算法包括有损压缩和无损压缩。
有损压缩在压缩数据的同时会引入一定的质量损失，而无损压缩则可以保证压缩后数据的质量与原始信号一致。
（3）解压解码：解压解码是音视频编解码的逆过程，将压缩后的数据流恢复为原始的音视频信号。
二、音视频编解码与处理的应用场景1. 视频会议和远程教育在疫情背景下，视频会议和远程教育成为了人们生活中的重要组成部分。
在音视频编解码的帮助下，实现高清视频和音频的实时传输成为了可能。
通过合理选择编解码算法和优化传输协议，可以提高视频会议和远程教育的用户体验，并降低网络带宽的需求。
2. 视频监控和安防随着技术的发展，视频监控和安防系统逐渐升级为数字化的智能系统。
音视频编解码技术在视频监控领域的应用非常广泛。
通过对视频流进行编解码和处理，可以实现实时监控、视频录制、远程访问等功能。
同时，人脸识别和智能分析等技术也得益于音视频编解码的支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Gstreamer的一些基本概念与A/V同步分析一、媒体流（streams）流线程中包含事件和缓存如下：-events-NEW_SEGMENT (NS)-EOS (EOS) *-TAG (T)-buffers (B) *其中标*号的需要同时钟进行同步。
典型的流如图1所示：图1媒体流组成图（1）NEW_SEGMENT,rate, start/stop, time包括了有效的时间戳范围（start/stop）;stream_time; 需要的回放率以及已经应用的回放率。
（2）Buffers只有处于NEW_SEGMENT的start和stop之间的buffers是可以被显示的，否则将被丢弃或者裁剪。
running_time的计算：if(NS.rate > 0.0)running_time= (B.timestamp - NS.start) / NS.abs_rate + NS.accumelserunning_time= (NS.stop - B.timestamp) / NS.abs_rate + NS.accumstream_time的计算:stream_time= (B.timestamp - NS.start) * NS.abs_applied_rate + NS.time（3）EOS数据的结束。
二、几个时钟概念1、clock time(absolute_time): 管道维护的一个全局时钟，是一个以纳秒为单位单调递增的时钟时间。
可以通过gst_clock_get_time()函数获取。
如果管道中没有元素提供时钟，则使用该系统时钟。
2、base time: 媒体从0开始时全局的时间值。
可以通过_get_time()函数获取。
3、Running time: 媒体处于PLAYING状态时流逝的时间。
4、stream time: 媒体播放的位置（在整个媒体流中）。
如图2所示。
图2 Gstreamer时钟和变量图（引自Gstreamer文档）由此可以得出：running_time = clock_time - base_time;如果媒体流按照同一频率从开始到结束运行，那么running_time == stream_time;Running time的详细计算：running_time是基于管道所选的时钟的，它代表了媒体处于PLAYING状态的总时间，如表1所示。
表1 running_time的计算表管道状态running_timeNULL/READYundefinedPAUSED暂停时的时间PLAYINGabsolute_time － base_timeFlushing seek三、时钟的提供与同步原理clock providers:由于媒体播放的频率与全局时钟的频率不一定相一致，需要元素提供一个时间，使得按照其需要的频率进行播放。
主要负责保证时钟与当前媒体时间相一致。
需要维护播放延迟、缓冲时间管理等，影响A/V同步等。
clock slaves：负责从包含他们的管道中获得分配一个时钟。
常常需要调用gst_clock_id_wait()来等待播放他们当前的sample，或者丢弃。
当一个时钟被标记为GST_CLOCK_FLAG_CAN_SET_MASTER时，它可以通过设置从属于另一个时钟，随后通过不断地校正使得它与从属的主时钟进行同步。
主要用于当组件提供一个内部时钟，而此时管道又分配了一个时钟时，通过不断地校正从而使得它们之间同步。
在主从时钟的机制中又引入了内部时间和外部时间的概念：内部时间：时钟自己提供的时间，未做调整的时间；外部时间：在内部时间基础上，经过校正的时间。
在clock中保存着internal_calibration， external_calibration， rate_numerator， rate_denominator属性，并利用这些值校正出外部时间，校正公式为external = (internal – cinternal) * cnum / cdenom + cexternal;其中external, internal, cinternal, cnum, cdenom, cexternal分别表示外部时间，内部时间，clock中保存的内部校正值，校正率分子，校正率分母，外部校正值。
主从同步可以同过一下三个属性来调整：1、timeout：定义了从时钟对主时钟进行采样的时间间隔；2、window-size：定义了校正时需要采样的数量；3、window-threshold：定义了校正时最少需要的采样数量。
为了同步不同的元素，管道需要负责为管道中的所有元素选择和发布一个全局的时钟。
时钟发布的时机包括：1、管道进入PLAYING状态；2、添加一个可以提供时钟的元素；发送一个GST_MESSAGE_CLOCK_PROVIDE消息——>bus——>通知父bin——>选择一个clock——>发送一个NEW_CLOCK消息——>bus3、移除一个提供时钟的元素；发送一个CLOCK_LOST消息——>PAUSED——>PLAYING时钟选择的算法：1、从媒体流的最上（most upstream）开始选择一个可以提供时钟的元素；2、如果管道中所有元素都不能提供时钟，则采用系统时钟。
管道的同步通过如下三个方面实现：1、GstClock管道从所有提供时钟的元素中选取一个时钟，然后发布给管道中的所有元素。
2、Timestamps of GstBuffer3、NEW_SEGMENT event preceding the buffers正如前面所提到的，running_time有两种计算方式：1、用全局时钟和元素的base_time计算running_time = absolute_time – base_time;2、用buffer的时间戳和NEWSEGMENT事件计算（假设rate为正值）running_time = (B.timestamp - NS.start) / NS.abs_rate + NS.accum同步主要是保证上述两个时间计算值的相同。
即absolute_time – base_time = (B.timestamp - NS.start) / NS.abs_rate + NS.accum而absolute_time也就是Buffer的同步时间（B.sync_time == absolute_time），因此B.sync_time = (B.timestamp - NS.start) / NS.abs_rate + NS.accum + base_time在render之前需要等待，直到时钟到达sync_time；对于多个流，则是具有相同running_time的将会同时播放；解复用器（demuxer）则需要保证需要同时播放的Buffers具有相同的running_time，因此会给Buffers附上相同的时间戳以保证同步。
四、延迟（latency）的计算与实现1、延迟的引入管道中元素与时钟的同步仅仅发生在各个sink中，如果其他元素对buffer没有延迟的话，那么延迟就为0。
延迟的引入主要是基于这样的考虑，buffer从source推送到sink会花费一定的时间，从而可能导致buffer被丢弃。
这个问题一般发生在活动管道，sink被设置为PLAYING并且buffer没有被预送（preroll）至sink。
2、延迟的实现一般的解决方案是在被预送（preroll）之前所有的sink都不能设置为PLAYING状态。
为了达到这样的目的，管道需要跟踪所有需要预送的元素（就是在状态改变后返回ASYNC的元素），这些元素发送一个ASYNC_START消息，当元素进行预送，便把状态设置为PAUSED，同时发送一个ASYNC_DONE消息，该消息恰好与之前的ASYNC_START相对应。
当管道收集了所有的与ASYNC_START消息对应的ASYNC_DONE消息以后便可以开始计算全局延迟了。
3、延迟的计算延迟的计算方法如图3所示。
图3 延迟的计算管道通过发送一个LATENCY事件给管道中的所有sink来给管道设置延迟，该事件为sinks配置总的延迟，延迟对所有的sink来说都是相同的，这样sink在提交数据时可以保持相对的同步。
五、服务质量（QoS）服务质量是关于衡量和调整管道的实时性能的。
实时性能的衡量主要在于管道的时钟，通常发生在sink中buffer的同步。
QoS一般用于视频的buffer中，原因有两个，其一，相对于视频来说，丢弃音频是会带来更大的麻烦，这是基于人的生理特征的考虑；其二，视频比音频需要更多更复杂的处理，因此会消耗更多的时间。
服务质量问题的来源：1、CPU负载；2、网络问题；3、磁盘负载、内存瓶颈等。
衡量的目的是调整元素中的数据传输率，主要有两种类型的调整：1、在sink中检测到的短时间紧急调整；2、在sink中检测到的长期调整（传输率的调整），对整个趋势的检测。
服务质量事件：服务质量事件由元素收集，包括以下属性：1、timestamp2、jittertimestamps与当前时钟的差值，负值表示及时到达（实际上是提前到达的时间值），正值表示晚的时间值。
3、proportion为了得到优化的质量相对于普通数据处理率的一个理想处理率的预测。
服务质量主要在GstBaseSink中实现，每次在对到达sink的buffers进行一次render处理后都会触发一个服务质量事件，该事件通过把计算好的一些信息发送给upstream element，来通知upstream element进行相应调整以保证服务质量（主要是音频和视频的同步）。
而这其中的一个关键信息则是处理率，对处理率的计算如下：先了解各AVG值的计算：next_avg = (current_vale + (size – 1) * current_avg) / size这其中的size一般为8 ，处理率平均值的计算例外（4或16）。
jitter是由buffer的时间戳和当前时间来计算的。
jitter = current_time – timestamps;jitter < 0 说明buffer提前到达sink;jitter > 0 说明buffer迟了jitter长的时间到达sink;jitter = 0 说明正好。
下面逐步说明处理率rate的计算过程：start = sink->priv->current_rstart;stop = sink->priv->current_rstop;duration = stop – start;如果jitter < 0 , 则entered = start + jitter; left = start;如果jitter > 0 , 则entered = left = start + jitter;其中entered表示buffer到达sink的时间，left表示buffer被render出去的时间。