FFMpeg的解碼流程
1. 從基礎談起
先給出幾個(gè)概念，以在后面的分析中方便理解
Container:在音視頻中的容器，一般指的是一種特定的文件格式，里面指明了所包含的
音視頻，字幕等相關(guān)信息
Stream:這個(gè)詞有些微妙，很多地方都用到，比如TCP，SVR4系統等，其實(shí)在音視頻，你
可以理解為單純的音頻數據或者視頻數據等
Frames:這個(gè)概念不是很好明確的表示，指的是Stream中的一個(gè)數據單元，要真正對這
個(gè)概念有所理解，可能需要看一些音視頻編碼解碼的理論知識
Packet:是Stream的raw數據
Codec:Coded + Decoded
其實(shí)這些概念在在FFmpeg中都有很好的體現，我們在后續分析中會(huì )慢慢看到
2.解碼的基本流程
我很懶，于是還是選擇了從<An ffmpeg and SDL Tutorial>中的流程概述:
10 OPEN video_stream FROM video.avi
20 READ packet FROM video_stream INTO frame
30 IF frame NOT COMPLETE GOTO 20
40 DO SOMETHING WITH frame
50 GOTO 20
這就是解碼的全過(guò)程，一眼看去，是不是感覺(jué)不過(guò)如此:),不過(guò)，事情有深有淺，從淺
到深，然后從深回到淺可能才是一個(gè)有意思的過(guò)程，我們的故事，就從這里開(kāi)始，展開(kāi)
來(lái)講。
3.例子代碼
在<An ffmpeg and SDL Tutorial 1>中，給出了一個(gè)陽(yáng)春版的解碼器，我們來(lái)仔細看看
陽(yáng)春后面的故事，為了方便講述，我先貼出代碼：
#include <ffmpeg/avcodec.h>
#include <ffmpeg/avformat.h>
#include <stdio.h>
void SaveFrame(AVFrame *pFrame, int width, int height, int iFrame) {
FILE *pFile;
char szFilename[32];
int y;
// Open file
sprintf(szFilename, "frame%d.ppm", iFrame);
pFile=fopen(szFilename, "wb");
if(pFile==NULL)
return;
// Write header
fprintf(pFile, "P6\n%d %d\n255\n", width, height);
// Write pixel data
for(y=0; y<height; y++)
fwrite(pFrame->data[0]+y*pFrame->linesize[0], 1, width*3, pFile);
// Close file
fclose(pFile);
}
int main(int argc, char *argv[]) {
AVFormatContext *pFormatCtx;
int i, videoStream;
AVCodecContext *pCodecCtx;
AVCodec *pCodec;
AVFrame *pFrame;
AVFrame *pFrameRGB;
AVPacket packet;
int frameFinished;
int numBytes;
uint8_t *buffer;
if(argc < 2) {
printf("Please provide a movie file\n");
return -1;
}
// Register all formats and codecs
########################################
[1]
########################################
av_register_all();
// Open video file
########################################
[2]
########################################
if(av_open_input_file(&pFormatCtx, argv[1], NULL, 0, NULL)!=0)
return -1; // Couldn't open file
// Retrieve stream information
########################################
[3]
########################################
if(av_find_stream_info(pFormatCtx)<0)
return -1; // Couldn't find stream information
// Dump information about file onto standard error
dump_format(pFormatCtx, 0, argv[1], 0);
// Find the first video stream
videoStream=-1;
for(i=0; i<pFormatCtx->nb_streams; i++)
if(pFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type==CODEC_TYPE_VIDEO) {
videoStream=i;
break;
}
if(videoStream==-1)
return -1; // Didn't find a video stream
// Get a pointer to the codec context for the video stream
pCodecCtx=pFormatCtx->streams[videoStream]->codec;
// Find the decoder for the video stream
pCodec=avcodec_find_decoder(pCodecCtx->codec_id);
if(pCodec==NULL) {
fprintf(stderr, "Unsupported codec!\n");
return -1; // Codec not found
}
// Open codec
if(avcodec_open(pCodecCtx, pCodec)<0)
return -1; // Could not open codec
// Allocate video frame
pFrame=avcodec_alloc_frame();
// Allocate an AVFrame structure
pFrameRGB=avcodec_alloc_frame();
if(pFrameRGB==NULL)
return -1;
// Determine required buffer size and allocate buffer
numBytes=avpicture_get_size(PIX_FMT_RGB24, pCodecCtx->width,
pCodecCtx->height);
buffer=(uint8_t *)av_malloc(numBytes*sizeof(uint8_t));
// Assign appropriate parts of buffer to image planes in pFrameRGB
// Note that pFrameRGB is an AVFrame, but AVFrame is a superset
// of AVPicture
avpicture_fill((AVPicture *)pFrameRGB, buffer, PIX_FMT_RGB24,
pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);
// Read frames and save first five frames to disk
########################################
[4]
########################################
i=0;
while(av_read_frame(pFormatCtx, &packet)>=0) {
// Is this a packet from the video stream?
if(packet.stream_index==videoStream) {
// Decode video frame
avcodec_decode_video(pCodecCtx, pFrame, &frameFinished,
packet.data, packet.size);
// Did we get a video frame?
if(frameFinished) {
// Convert the image from its native format to RGB
img_convert((AVPicture *)pFrameRGB, PIX_FMT_RGB24,
(AVPicture*)pFrame, pCodecCtx->pix_fmt,
pCodecCtx->width,
pCodecCtx->height);
// Save the frame to disk
if(++i<=5)
SaveFrame(pFrameRGB, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height,
i);
}
}
// Free the packet that was allocated by av_read_frame
av_free_packet(&packet);
}
// Free the RGB image
av_free(buffer);
av_free(pFrameRGB);
// Free the YUV frame
av_free(pFrame);
// Close the codec
avcodec_close(pCodecCtx);
// Close the video file
av_close_input_file(pFormatCtx);
return 0;
}
代碼注釋得很清楚，沒(méi)什么過(guò)多需要講解的，關(guān)于其中的什么YUV420，RGB，PPM等格式
，如果不理解，麻煩還是google一下，也可以參考:http://barrypopy.cublog.cn/里面
的相關(guān)文章
其實(shí)這部分代碼，很好了Demo了怎么樣去抓屏功能的實(shí)現，但我們得去看看魔術(shù)師在后
臺的一些手法，而不只是簡(jiǎn)單的享受其表演。
4.背后的故事
真正的難度，其實(shí)就是上面的[1],[2],[3],[4],其他部分，都是數據結構之間的轉換，
如果你認真看代碼的話(huà)，不難理解其他部分。
[1]:沒(méi)什么太多好說(shuō)的，如果不明白，看我轉載的關(guān)于FFmepg框架的文章
[2]:先說(shuō)說(shuō)里面的AVFormatContext *pFormatCtx結構，字面意思理解AVFormatContext
就是關(guān)于A(yíng)VFormat(其實(shí)就是我們上面說(shuō)的Container格式)的所處的Context(場(chǎng)景)，自
然是保存Container信息的總控結構了，后面你也可以看到，基本上所有的信息，都可
以從它出發(fā)而獲取到
我們來(lái)看看av_open_input_file()都做了些什么：
[libavformat/utils.c]
int av_open_input_file(AVFormatContext **ic_ptr, const char *filename,
AVInputFormat *fmt,
int buf_size,
AVFormatParameters *ap)
{
......
if (!fmt) {
/* guess format if no file can be opened */
fmt = av_probe_input_format(pd, 0);
}
......
err = av_open_input_stream(ic_ptr, pb, filename, fmt, ap);
......
}
這樣看來(lái)，只是做了兩件事情：
1). 偵測容器文件格式
2). 從容器文件獲取Stream的信息
這兩件事情，實(shí)際上就是調用特定文件的demuxer以分離Stream的過(guò)程:
具體流程如下:
av_open_input_file
|
+---->av_probe_input_format從first_iformat中遍歷注冊的所有demuxer以
| 調用相應的probe函數
|
+---->av_open_input_stream調用指定demuxer的read_header函數以獲取相關(guān)
流的信息ic->iformat->read_header
如果反過(guò)來(lái)再參考我轉貼的關(guān)于ffmpeg框架的文章，是否清楚一些了呢:)
[3]:簡(jiǎn)單從AVFormatContext獲取Stream的信息，沒(méi)什么好多說(shuō)的
[4]:先簡(jiǎn)單說(shuō)一些ffmpeg方面的東西，從理論角度說(shuō)過(guò)來(lái)，Packet可以包含frame的部
分數據，但ffmpeg為了實(shí)現上的方便，使得對于視頻來(lái)說(shuō)，每個(gè)Packet至少包含一
frame,對于音頻也是相應處理，這是實(shí)現方面的考慮，而非協(xié)議要求.
因此，在上面的代碼實(shí)際上是這樣的：
從文件中讀取packet，從Packet中解碼相應的frame;
從幀中解碼;
if(解碼幀完成)
do something();
我們來(lái)看看如何獲取Packet,又如何從Packet中解碼frame的。
av_read_frame
|
+---->av_read_frame_internal
|
+---->av_parser_parse調用的是指定解碼器的s->parser->parser_parse函數以從raw packet中重構frame
avcodec_decode_video
|
+---->avctx->codec->decode調用指定Codec的解碼函數
因此，從上面的過(guò)程可以看到，實(shí)際上分為了兩部分：
一部分是解復用(demuxer),然后是解碼(decode)
使用的分別是：
av_open_input_file() ---->解復用
av_read_frame() |
| ---->解碼
avcodec_decode_video() |
5.后面該做些什么
結合這部分和轉貼的ffmepg框架的文章，應該可以基本打通解碼的流程了，后面的問(wèn)題則是針對具體容器格式和具體編碼解碼器的分析，后面我們繼續
參考：
[1]. <An ffmpeg and SDL Tutorial>
http://www.dranger.com/ffmpeg/tutorial01.html
[2]. <FFMpeg框架代碼閱讀>
http://blog.csdn.net/wstarx/archive/2007/04/20/1572393.aspx
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