ffmpeg API 笔记：使用libavcodec/libavformat/libswscale ffmpeg例子

ffmpeg API 笔记：使用libavcodec/libavformat/libswscale

December 11, 2009

Update 2010.1.5: 其实研究ffmpeg不用找什么教程，第一步应该是下载ffmpeg的源码包。下面提到的An FFmpeg and SDL Tutorial确实有讲解，但是教程总是跟不上代码的变化的，所以直接看可工作代码最好；ffmpeg的结构很分明，后台是几个库：libxxx，前台是三个程序ffmpeg, ffplay, ffserver，那篇教程说的就是ffplay的实现。一个播放器，其实重点不是解码，解码的东西是lib去做的，主要是做声音视频的时钟同步。ffplay的代码可以说是一个可用播放器最简单的实现了，源码里面有个output_example.c，可以说是最基本的api示范吧。ffmpeg是转换编码解码转换程序，因为涉及重新采样等等，所以代码量也不少的。

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这两天"调研"了下ffmpeg的API，不得不承认被雷倒：ffmpeg又是一个很geek的项目，纯社区开发，基于逆向，功能强大，但是文档极度有限，想了解API？看源码去…… 网上关于ffmpeg API的资料，无非是ffmpeg文档里面的两个链接，Using libavformat and libavcodec by
Martin Böhme（以及其Update，介绍了新引入的API）跟An FFmpeg and SDL Tutorial
by Stephen Dranger；两个tutorial基于ffmpeg 0.4.8，现在ffmpeg发布的版本是0.5.0，好像数值相差不大，不过0.4.8是5年前的了（相比之下wine用了15年版本号才到达1.0，有过之余无不及），两个教程里面的代码在0.5.0下一编译，哇，一堆错误，可不仅有些api函数变了，有些结构成员压根就没了，头文件的位置更是不一样（各个库分家了）……所以我调试了好几个小时，终于把例子的代码弄好（其实Martin Böhme那篇有一段09年加入的更新说明，链接了有相关的解决办法，我一开始没注意，几个小时自己解决，不过也有收获）。

最后我调试好的代码流程：打开一个视频文件，抓取前5帧保存为文件；
【基于Stephen Dranger的Tutorial1】源码在此：GoogleCode

av_register_all();//初始化ffmpeg库，如果系统里面的ffmpeg没配置好这里会出错
av_open_input_file();
av_find_stream_info();//查找文件的流信息
dump_format();//dump只是个调试函数，输出文件的音、视频流的基本信息了，帧率、分辨率、音频采样等等
for(...);//遍历文件的各个流，找到第一个视频流，并记录该流的编码信息
sws_getContext();//根据编码信息设置渲染格式
avcodec_find_decoder();//在库里面查找支持该格式的解码器
avcodec_open();//打开解码器
pFrame=avcodec_alloc_frame();//分配一个帧指针，指向解码后的原始帧
pFrameRGB=avcodec_alloc_frame();//分配一个帧指针，指向存放转换成RGB后的帧
avpicture_fill(pFrameRGB);//给pFrameRGB帧加上分配的内存;
while true{
     av_read_frame();//读取一个帧（到最后帧则break）
     avcodec_decode_video();//解码该帧
     sws_scale();//把该帧转换（渲染）成RGB
     SaveFrame();//对前5帧保存成ppm图形文件(这个是自定义函数，非API)
     av_free_packet();//释放本次读取的帧内存
}
avcodec_close();
av_close_input_file();

用到的API就这么多，当然实际代码稍复杂一点；ppm图像是类似BMP的非压缩格式，SaveFrame就是相当于把pFrameRGB的内存拷贝进文件，写文件并不复杂；

调试过程的问题，首先是头文件，ffmpeg 0.5.0的API已经拆分成好几个独立的库，用pacman -Ql ffmpeg看了下文件分布，在include下好几个目录都是它的，看名字可以大概猜出他们的功能：

libavcodec：CODEC其实是Coder/Decoder的缩写，也就是编码解码器；
libavdevice：对输出输入设备的支持；
libavformat：对音频视频格式的解析
libavutil：集项工具；
libpostproc：后期效果处理；
libswscale：视频场景比例缩放、色彩映射转换；

 

修改好头文件包含，终于少了些not declared错误；

Martin Böhme那篇教程的代码是使用g++编译的，虽然代码是C风格；在我修改了头文件以及一些错误之后，居然链接出错，av_register_all什么的函数统统undefined reference，想到ffmpeg是纯C实现，以及以前用g++编译GTK出现回呼函数找不到的经历，相信又是g++的function mangling搞的，Google了一下，解决方法是把几个头文件包含在exterc "C"里面。

代码里面的错误还涉及一些结构成员的变化，比如

pFormatCtx->streams[i]->codec.codec_type==CODEC_TYPE_VIDEO

就有个类型错误，因为0.5.0里面的codec已经是指针，而不是结构了，要把.换成->，而相应地获得解码器指针，不再需要&：

pCodecCtx=&pFormatCtx->streams[videoStream]->codec;

原教程提到一个视频码率的rate的Hack：

    // Hack to correct wrong frame rates that seem to be generated by some codecs<br />    if(pCodecCtx->frame_rate>1000 && pCodecCtx->frame_rate_base==1)<br />        pCodecCtx->frame_rate_base=1000;

好吧现在frame_rate跟frame_rate_base压根就没了，去掉算了；

最麻烦的变化还是原代码里面的img_convert，就是解码出一个帧的数据后，需要转换成RGB格式才能写入文件，然而这个函数在0.5.0里面彻底没了。尝试把img_convert完全注释掉，把原始帧img_convert写入文件，还算可喜的是能够看到图形，只是被分成三个画面的通道图形罢了；

Google了一番，还是回到 Stephen Dranger的An FFmpeg and SDL Tutorial第八节，介绍了swscale的接口，虽然里面的例子是转换成SDL所用的YUV，而不是RGB；注意到其使用的参数PIX_FMT_YUV420P，跟img_convert所用的PIX_FMT_RGB24有相同前序，就试试照样花虎了；
给sws_getContext传入源格式的H/W，格式，输出格式的H/W，PIX_FMT_RGB24格式，其中有个参数flags的解释是 specify which algorithm and options to use for rescaling，是选择在缩放过程中是使用线性还是双立方等算法（参数文档没说，要找看源码去），这里照抄了例子里面的SWS_BICUBIC。获得这个SwsContext，类似python的re.compile，再用这个转换器去转换每一个帧，所以后面每次解码了帧后，调用sws_scale，跟原来的img_convert倒是挺像；

也就是说，以后如果需要对视频进行4:3跟16:9的转换，就是在sws_getContext的参数里面做设置了；

最后整个程序正常，会把视频的前5帧抓成图像了，只是会有个小警告：

[swscaler @ 0x1d8f670]No accelerated colorspace conversion found.

 

估计是转换成RGB，swscale里面没有特别优化的算法？

目前发现程序运行的时候CPU占用很高，是因为程序还没有控制帧速的时钟，只会用尽CPU的性能不断的读取解码；

PT修改过可编译通过（ffmpeg 5.0/gcc 4.4.2/ubuntu 9.10）的前三个Tutorial代码可在Google Code查看下载。（编译方法请看各个文件头部的注释说明）

tags: ffmpeg, img_convert, libavcodec, libavformat, libswscale
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