Whitepaper 1: Integration von FFmpeg in die Software von Enciris Technologies

Die Verarbeitung und Verwaltung einer großen Anzahl von Multimediaströmen kann Kopfzerbrechen bereiten, insbesondere in den Bereichen Rundfunk, Medizin, Telemedizin, Überwachung und Videoanalyse. FFmpeg ist eine der bekanntesten Open-Source-Softwarelösungen, die die Bearbeitung von Video-/Audio-Streams und Dateien in verschiedenen Formaten und Standards ermöglicht.

Dieses Dokument beschreibt die verschiedenen Gründe, warum wir uns entschieden haben, FFmpeg in die Enciris Technologies API (Application Protocol Interface) und CLI (Command Line Interface) Software für unsere LT300 Reihe von 4K/HD Erfassungskarten (Framegrabber) sowie die CV40 Reihe von 4K Kameraprodukten zu integrieren, und stellt die daraus resultierenden Vorteile für unsere Kunden vor.

Überblick, Funktionen und Geschichte von FFmpeg

FFmpeg ist ein Open-Source-Projekt, das im Jahr 2000 ins Leben gerufen wurde. Das Projekt wurde ursprünglich von Fabrice Bellard ins Leben gerufen, einem bekannten Programmierer, der für seine zahlreichen Beiträge zur Open-Source-Welt sehr geschätzt wird. Seit seinen Anfängen hat sich das FFmpeg-Projekt schnell zu einem wertvollen und weltweit beliebten Werkzeug für die Bearbeitung aller Arten von Multimediadateien entwickelt, was vor allem auf seine enorme Flexibilität zurückzuführen ist.

Der Kern der Architektur basiert auf einer Sammlung leistungsfähiger Open-Source-Bibliotheken, die inzwischen von einer großen Gemeinschaft von Unternehmen und Entwicklern auf der ganzen Welt übernommen und unterstützt wird. Dazu gehören namhafte Tools wie libavcodec für die Kodierung und Dekodierung, libavformat für die Verwaltung von Multimedia-Containern und libavutil, das verschiedene Dienstprogramme bereitstellt. FFmpeg wird heute in einer Vielzahl von Anwendungsfällen eingesetzt, von Streaming-Plattformen über Videobearbeitungssoftware bis hin zu verschiedenen Integrationen in eingebettete Systeme.

Wesentliche Merkmale

FFmpeg bietet eine äußerst umfassende Suite von Tools, die nahezu alle wesentlichen Operationen für die Verarbeitung von Multimediadateien unterstützt. FFmpeg ermöglicht die Kodierung und Dekodierung von Video- und Audioströmen unter Verwendung einer breiten Palette von Codecs, einschließlich häufig verwendeter Standards wie H.264, HEVC und VP9 für Video sowie AAC, MP3 und Opus für Audio. Zusätzlich zu seinen Kodierungs- und Dekodierungsfähigkeiten verwaltet FFmpeg das Multiplexing und Demultiplexing von Multimediadateien, was die Handhabung von Audio- und Videoströmen in Containern wie MP4, MKV oder AVI erheblich erleichtert. Was die Anwendungsfälle betrifft, so wird es auch häufig für das Live-Streaming eingesetzt und bietet Echtzeitkonvertierung zwischen verschiedenen Formaten und Protokollen. Schließlich enthält es eine Reihe nützlicher Filter, die verschiedene Bild- und Tonverarbeitungsaufgaben ermöglichen, z. B. Größenänderung, Hinzufügen von Untertiteln, Farbkorrektur und Audio-Resampling.

Vorteile und Benachteiligungen

Wie alle Lösungen hat auch FFmpeg unbestreitbare Stärken in bestimmten Bereichen, aber auch einige Einschränkungen in anderen. Im Folgenden finden Sie einen Überblick über die wichtigsten Vor- und Nachteile des Programms:

Vorteile:

• Frei und quelloffen (lizenziert unter GPL oder LGPL, je nach den gewählten Optionen)
• Breite Kompatibilität mit Video- und Audioformaten
• Unterstützung für Hardware-Beschleunigung (NVIDIA NVENC, Intel Quick Sync, AMD VCE)
• Äußerst flexibel und anpassbar mit einer breiten Palette von Optionen

Benachteiligungen:

• Komplexität der zugehörigen Befehle und Konfiguration
• Abhängigkeits- und Aktualisierungsmanagement kann eine Herausforderung sein
• Es hat eine relativ steile Lernkurve für Nicht-Experten

API- und CLI-Übersicht

Enciris Technologies hat ein API- und CLI-Softwarepaket entwickelt, das die Steuerung und den Betrieb der Framegrabber der LT-300-Familie sowie der CV-4x-Kameraprodukte vereinfachen soll.

Diese Software ist über eine RESTful-API sowie direkt über die Windows- oder Linux-Befehlszeile zugänglich und ermöglicht die direkte Interaktion mit der Hardware, um Einstellungen zu konfigurieren und Multimediaströme zu verwalten. Sie bietet die Möglichkeit, mehrere Videoströme gleichzeitig zu erfassen, aufzuzeichnen und in verschiedenen Formaten zu kodieren. Außerdem unterstützt sie die Dekodierung und Wiedergabe verschiedener Multimediadateien sowie zahlreiche integrierte Audioverarbeitungsfunktionen wie Kodierung, Dekodierung und Resampling.

Durch diese einfach zu bedienende API können Benutzer all diese Funktionen nutzen, ohne sich um die Handhabung der komplexen FFmpeg-Befehle oder die Verwaltung der zugehörigen Software-Abhängigkeiten kümmern zu müssen.

Warum FFmpeg verwenden?

Die Integration von FFmpeg in unsere Software erfüllt mehrere wichtige Anforderungen der Kunden an die Verwaltung von Multimedia-Streams. Erstens ermöglicht FFmpeg die Nutzung von Hardware-Codierungs- und Decodierungsfunktionen, die von verschiedenen Computerplattformen angeboten werden, insbesondere durch NVIDIA NVENC, Intel Quick Sync und AMD VCE Prozessoren und Beschleuniger. Diese Unterstützung verbessert die Leistung erheblich und reduziert die CPU-Belastung während der Videoverarbeitung.

Darüber hinaus unterstützt FFmpeg eine breite Palette von Video- und Audiocodecs, darunter gängige Formate wie H.264, HEVC (H.265) und VP9 für Video sowie AAC, MP3 und Opus für Audio. Aufgrund der Vielfalt der unterstützten Standards kann sich unsere Software an viele verschiedene Anwendungsfälle anpassen und eine optimale Kompatibilität mit einer großen Anzahl unterschiedlicher Formate und Geräte gewährleisten.

Ein weiterer großer Vorteil der Integration ist die Fähigkeit von FFmpeg, erweiterte Videoverarbeitungsaufgaben durchzuführen. Es bietet Funktionen wie Größenänderung, Formatkonvertierung, Filteranwendung und Farbkorrektur. Diese Werkzeuge sind unerlässlich, um die höchste Qualität der verarbeiteten und aufgezeichneten Streams zu gewährleisten, sei es für die Echtzeit-Übertragung oder für die Archivierung oder andere Zwecke.

Schließlich ist FFmpeg eine plattformübergreifende Lösung, die mit Windows, Linux und anderen Betriebssystemen kompatibel ist. Diese Flexibilität stellt sicher, dass unsere Software nahtlos in verschiedenen Kundeninfrastrukturen eingesetzt werden kann. Dies erleichtert die Integration in unterschiedliche Umgebungen und reduziert die Komplexität der Bereitstellung und den Wartungsaufwand für Benutzer, Entwickler und IT-Support.

Enciris Technologies verwendet FFmpeg und seine Bibliotheken unter der LGPL-Lizenz, um die Einhaltung von Open-Source-Standards zu gewährleisten und gleichzeitig die Flexibilität für die Integration in unsere kommerziellen Lösungen zu erhalten.

Durch die Integration von FFmpeg in unsere Software wird auch der erforderliche Software-Integrationsaufwand ab Tag 1 des Entwicklungsprozesses für unsere Kunden in den folgenden Bereichen deutlich vereinfacht:

• Versions- und Abhängigkeitsmanagement: Die Benutzer müssen sich nicht um die Installation und Aktualisierung von FFmpeg kümmern.
• Abstraktion des Betriebssystems: Das Tool funktioniert nahtlos über mehrere verschiedene Betriebssystemplattformen und Computerhardware (Intel, AMD oder Nvidia).
• Vereinfachte Videokodierung und -dekodierung über die API: Dies ermöglicht den direkten Zugriff auf die Funktionen von FFmpeg, ohne dass der Benutzer mit komplexen Befehlen und Optionen umgehen muss. Über unsere API können Benutzer mühelos Videoströme von unseren Karten kodieren, dekodieren, multiplexen und verarbeiten, wobei unser Multimedia-Server alle Aspekte der technischen Konfiguration von FFmpeg verwaltet.

Anwendungsfall: Videoaufzeichnung

Mit unserer API:

1. Der Benutzer sendet eine Anfrage an unsere RESTful-API und gibt dabei nur das Format der Ausgabedatei an
2. Die Software übernimmt automatisch die Erfassung, Kodierung und Aufzeichnung

Mit unserer API und FFmpeg:

1. Der Benutzer fordert den Videostream über unsere API an
2. Der Stream wird dann zur benutzerdefinierten Kodierung (Auswahl des Codecs, der Bitrate usw.) an FFmpeg weitergeleitet.
3. Das kodierte Video wird als Datei gespeichert

Schlussfolgerungen

Die Integration von FFmpeg in die Software von Enciris Technologies bietet eine leistungsstarke und effiziente Lösung für die Multimedia-Verarbeitung. Durch die Einbettung von FFmpeg bieten wir den Anwendern eine nahtlose Erfahrung, die die Komplexität der Konfiguration und Verwaltung beseitigt und gleichzeitig den Zugang zu all seinen extrem leistungsstarken Funktionen gewährleistet.

Dieser Ansatz verringert den technischen Aufwand für die Benutzer erheblich, da Abhängigkeiten, Aktualisierungen und plattformspezifische Probleme nicht mehr gehandhabt werden müssen. Über unsere RESTful-API können Benutzer die Videokodierung, -dekodierung und -verarbeitung mühelos steuern, sodass sie sich auf die kreativen Aspekte der Anwendungsentwicklung und nicht auf die Aufgaben der Multimedia-Stream-Verwaltung konzentrieren können. Auch die Verwaltung von Hardware-Plattform- und Software-Abhängigkeiten für Updates und Long-Term-Support (LTS) ist damit kein Problem mehr.

Durch den Einsatz und die Integration von FFmpeg können wir sicherstellen, dass unsere Software vielseitig und zukunftssicher bleibt. Durch kontinuierliche Updates der Open-Source-Community bietet FFmpeg fortlaufende Verbesserungen in Bezug auf Leistung, Codec-Unterstützung und Hardware-Beschleunigung, sodass unsere Kunden ohne zusätzlichen Aufwand von modernster Multimedia-Verarbeitung profitieren können. Die Integration von FFmpeg durch Enciris Technologies erweitert nicht nur die Möglichkeiten unserer Software, sondern bietet unseren Anwendern auch eine schlanke, effiziente und skalierbare Lösung für das Multimedia-Management. Indem wir die Komplexität von FFmpeg abstrahieren, liefern wir ein robustes und einfach zu bedienendes System, das es den Anwendern ermöglicht, ihre Arbeitsabläufe mit minimalem technischen Aufwand zu optimieren.

Andere bemerkenswerte Alternativen zu FFmpeg sind:

• GStreamer: Ein modularer Rahmen für die Multimedia-Verarbeitung
• LibVLC: Dies ist eine Bibliothek, die von VLC für die Verwaltung von Multimediastreams verwendet wird.
• HandBrake: Dies ist eine spezielle Video-Konvertierungslösung, die auf FFmpeg basiert
• AVConv (früher Teil von Libav): Dies ist ein alternatives Derivat von FFmpeg

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Über Enciris Technologies

Die Produkte von Enciris werden in Frankreich entwickelt und hergestellt. Die Geschichte von Enciris begann im Jahr 2006 mit der Vision, eine Reihe von erschwinglichen, leistungsstarken Videoerfassungsprodukten mit der neuesten, modernsten Technologie herzustellen.

Das Unternehmen hat sich zu einem führenden Entwickler und Hersteller von Hochleistungs-Videobearbeitungshardware für OEMs, Systemintegratoren, eingebettete Systeme und professionelle Anwender entwickelt. Enciris bietet Lösungen für Kunden, die Ultra HD 4K/Full HD-Kameratechnologie, Videoerfassung, Hardware-Komprimierung, Video-Routing, Videoformatkonvertierung, Video-Overlay, Video-Streaming und Speicherfunktionen hinzufügen möchten.

Wir entwickeln sowohl Standard- als auch kundenspezifische Lösungen für Langzeitverfügbarkeit (LTA) und extrem hohe Zuverlässigkeit.

www.enciris.com Enciris ist ein ISO9001:2015 Unternehmen.