超详细ffmpeg.c框架分析

1.环境搭建和整体工程说明

命令行输入：-i 3.flv -vcodec copy 2_audio.mp4

转码的CPU占有率。

需要在这个目录下，拷贝正确的SDL2.dll

转码过程:

转码成功后，MP4的大小要比3.flv的大一些。

使用Mediainfo查看转码前后的对比。

接下来，就详细聊聊ffmpeg.c。

ffmpeg.c本质是是基于FFmpeg库开发的多媒体⽂件转换器（multimedia converter）。

ffmpeg.c的作⽤如下：

(1)转码：⽐如转成MP3/AAC/H264/H265等等。

(2)压缩：⽐如将PCM进⾏⾳频编码，YUV进⾏视频编码。

(3)提取：⽐如提取⾳频⽂件，保存为AAC，提前视频⽂件，保存为H264。

(4)截取：⽐如从第5秒开始截取10秒的视频。

(5)拼接：⽐如将多个⽂件视频拼接⻓⼀个⽂件视频。

(6)合并：⽐如实现九宫格输出。

(7)录屏：ffmpeg可以⽤来录屏，但效率不⾼。

市⾯是的格式⼯⼚⼯具，⼤部分都是基于ffmpeg.c⼆次开发，⽐如：

迅捷视频转换器

爱剪辑

2.ffmpeg框架分析

ffmpeg对应的⽂件

ffmpeg程序涉及的主要⽂件：

(1)cmdutils.c：解析命令相关的⼯具函数。

(2)ffmpeg_opt.c：负责解析命令⾏输⼊的参数，以-vcodec copy的处理为例，对应了opt_video_codec函数（key-value的结构，- 接下来的字符是代表key的开始，key后⾯紧跟着value）。重点关注的是解析出来的信息存储在 OptionsContext， ⽐如opt_video_codec函数。如下图，是解析命令的函数调用栈。

然后在处理的时候 open_output_file -> choose_encoder -> new_video_stream ->new_output_stream -> choose_encoder的时候可以获取到对应的编码器到底应该使⽤什么。

ffmpeg.c：多媒体⽂件转换器的主体。

ffmpeg_cuvid.c：CUDA硬件相关的加速。

ffmpeg_filter.c：filter相关。

ffmpeg_hw.c：硬件加速相关。

3.ffmpeg程序框架流程

(1)解析命令⾏

ffmpeg_parse_options 解析命令⾏的函数。对应的命令 const OptionDef options，例如：

{ "vcodec", OPT_VIDEO | HAS_ARG | OPT_PERFILE | OPT_INPUT | OPT_OUTPUT, { .func_arg =opt_video_codec },

{ "codec", HAS_ARG | OPT_STRING | OPT_SPEC |OPT_INPUT | OPT_OUTPUT, { .off =OFFSET(codec_names) },"codec name", "codec" },

(2)打开输⼊⽂件 open_input_file

avformat_open_input。

分析码流 avformat_find_stream_info。

查找对应的编码器。

(3)打开输出⽂件 open_output_file

avformat_alloc_output_context2 先建⼀个输出⽂件。

avformat_new_stream 新建⼀个steam。

(4)读取输⼊⽂件

av_read_frame 读取输⼊⽂件。

(5)解码编码

解码：avcodec_send_packet和avcodec_receive_frame。

编码：avcodec_send_frame和avcodec_receive_packet。

(6)写⼊输出⽂件

avformat_write_header写⼊头部。

av_interleaved_write_frame 交替写⼊packet。

av_write_trailer 写⼊尾部。

4.框图分析

接下来主要分析transcode()。

transcode_init()：转码的初始化⼯作。

check_keyboard_interaction()：检测键盘操作。⽐如转码的过程中按下“q”键之后，会退出转码，该函数内还有⼀些其他的按键处理，具体看函数实现也是挺简单的。

transcode_step()：进⾏转码。

print_report()：打印转码信息，输出到屏幕上，如下信息：

flush_encoder()：输出编码器中剩余的帧。

当中check_keyboard_interaction()，transcode_step()，print_report()三个函数位于⼀个循环之中会不断地运⾏。

transcode_init()调⽤了以下⼏个重要的函数：

（1）init_input_stream()：当中调⽤了avcodec_open2()打开编码器。

（2）init_output_stream()。

（3）av_dump_format()在屏幕上打印输出格式信息。注意是输出格式的信息。输⼊格式的信息的打印是在parse_options()函数运⾏过程中调⽤opt_input_file()的时候打印到屏幕上。

（4）avformat_write_header()：写输出⽂件的⽂件头。

transcode_step()调⽤了例如以下函数：

(1)process_input()：完成解码⼯作。

(2)transcode_from_filter()：未分析。

(3)reap_filters()：完成编码⼯作。

(4)process_input()流程图如下所示：

get_input_packet()：获取⼀帧压缩编码数据，即⼀个AVPacket。当中调⽤了av_read_frame()。

output_packet()：解码压缩编码的数据并将之送⾄AVFilterContext。

output_packet()调⽤了例如以下函数：

decode_video()：解码⼀帧视频（⼀个AVPacket）。

decode_audio()：解码⾳频（并不⼀定是⼀帧，是⼀个AVPacket）。

do_streamcopy()：假设不需要⼜⼀次编码的话，则调⽤此函数，⼀般⽤于封装格式之间的转换。速度⽐转码快⾮常多。

decode_video()调⽤了例如以下函数：

avcodec_decode_video2()：解码⼀帧视频。

rate_emu_sleep()：要求依照帧率处理数据的时候调⽤。能够避免FFmpeg处理速度过快。经常使⽤于⽹络实时流的处理（RTP/RTMP流的推送）。

configure_filtergraph()：设置AVFilterGraph。

av_buffersrc_add_frame()：将解码后的数据（⼀个AVFrame）送⾄AVFilterContext。

decode_audio()调⽤的函数和decode_video()基本⼀样。唯⼀的不同在于其解码⾳频的函数是avcodec_decode_audio4()。

reap_filters()：主要完成了编码的工作。

其函数调⽤结构例如以下图:

reap_filters()调⽤了例如以下函数：

av_buffersink_get_buffer_ref()：从AVFilterContext中取出⼀帧解码后的数据（结构为AVFilterBufferRef。能够转换为AVFrame）。

avfilter_copy_buf_props()：AVFilterBufferRef转换为AVFrame。

do_audio_out()：编码⾳频。

do_video_out()：编码视频。do_video_out()调⽤了例如以下函数：

avcodec_encode_video2()：编码⼀帧视频。

write_frame()：写⼊编码后的视频压缩数据。

write_frame()调⽤了例如以下函数：

av_bitstream_filter_filter()：使⽤AVBitStreamFilter的时候。会调⽤此函数进⾏处理。

av_interleaved_write_frame()：写⼊压缩编码数据。

avfilter_unref_buffer()：释放资源。

do_audio_out()调⽤的函数与do_video_out()基本上⼀样。唯⼀的不同在于视频编码函数。

avcodec_encode_video2()变成了⾳频编码函数avcodec_encode_audio2()。

exit_program()主要完成了清理⼯作。调⽤关系例如以下图:

调⽤了如以下函数：

avfilter_graph_free()：释放AVFilterGraph。

avformat_free_context()：释放输出⽂件的AVFormatContext。

av_bitstream_filter_close()：关闭AVBitStreamFilter。

avformat_close_input()：关闭输⼊⽂件。

4.附加部分

(1)解析命令行ffmpeg_parse_options。

(2)打开输入文件。

(3)打开输出文件。

(4)读取输入文件，av_read_frame。函数调用栈如下：

(5)编解码

解码：avcodec_send_packet。

编码：avcode_send_frame。

解码video：

解码audio:

(6)将packet写入输出文件

avformat_write_header:写入头部。

av_interleaved_write_frame:写入packet。

av_write_trailer:写入尾部。

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