FFmpeg-swresample的更新

auto convert的创建

在FFmpeg/libavfilter/formats.c中定义了negotiate_video和negotiate_audio，在格式协商，对于video如果需要scale，那么就会自动创建scale作为convert，对于audio，如果需要重采样，则会创建aresample。

static const AVFilterNegotiation negotiate_video = {
    .nb_mergers = FF_ARRAY_ELEMS(mergers_video),
    .mergers = mergers_video,
    .conversion_filter = "scale",
    .conversion_opts_offset = offsetof(AVFilterGraph, scale_sws_opts),
};

static const AVFilterNegotiation negotiate_audio = {
    .nb_mergers = FF_ARRAY_ELEMS(mergers_audio),
    .mergers = mergers_audio,
    .conversion_filter = "aresample",
    .conversion_opts_offset = offsetof(AVFilterGraph, aresample_swr_opts),
};

merge相关

格式协商merge的时候，video有merge_pix_fmts，audio有merge_channel_layouts，merge_samplerates，merge_sample_fmts。

static const AVFilterFormatsMerger mergers_video[] = {
    {
        .offset     = offsetof(AVFilterFormatsConfig, formats),
        .merge      = merge_pix_fmts,
        .can_merge  = can_merge_pix_fmts,
    },
};

static const AVFilterFormatsMerger mergers_audio[] = {
    {
        .offset     = offsetof(AVFilterFormatsConfig, channel_layouts),
        .merge      = merge_channel_layouts,
        .can_merge  = NULL,
    },
    {
        .offset     = offsetof(AVFilterFormatsConfig, samplerates),
        .merge      = merge_samplerates,
        .can_merge  = can_merge_samplerates,
    },
    {
        .offset     = offsetof(AVFilterFormatsConfig, formats),
        .merge      = merge_sample_fmts,
        .can_merge  = can_merge_sample_fmts,
    },
};

ffmpeg的auto conversion开关

在ffmpeg_opt.c中有这个定义：

int auto_conversion_filters = 1;

如果是0，那么audio conversion是都可以关掉的，这段代码在configure_filtergraph()函数中，flag设置为AVFILTER_AUTO_CONVERT_NONE，所有的自动转换会被禁用。

if (!auto_conversion_filters)
    avfilter_graph_set_auto_convert(fg->graph, AVFILTER_AUTO_CONVERT_NONE);

ffmpeg使用soxr

• -af aresample=resampler=soxr

ffmpeg -i chd-44100.wav -af aresample=resampler=soxr -ar 48000 chd-48000.wav -v 56

FFmpeg命令中，默认不指定aresample的时候是swr采样，使用soxr，就需要手动指定-af aresample=resampler=soxr。

ffmpeg resample函数中的buf_set

ret= s->resampler->multiple_resample(s->resample, &out, out_count, &in, FFMAX(in_count-padless, 0), &consumed);
out_count -= ret;
ret_sum += ret;
buf_set(&out, &out, ret);
in_count -= consumed;
buf_set(&in, &in, consumed);

s->resampler->multiple_resample返回实际resample的sample数，consumed返回实际消耗的input sample数。

然后buf_set(&out, &out, ret)对out数据进行有效的长度设置，同时也重新计算了out_count和in_count，buf_set(&in, &in, consumed)设置了输入数据的有效长度。

internal format的选择

首先要看下internal format的来历：

struct SwrContext {
    const AVClass *av_class;                        ///< AVClass used for AVOption and av_log()
    int log_level_offset;                           ///< logging level offset
    void *log_ctx;                                  ///< parent logging context
    enum AVSampleFormat  in_sample_fmt;             ///< input sample format
    enum AVSampleFormat int_sample_fmt;             ///< internal sample format (AV_SAMPLE_FMT_FLTP or AV_SAMPLE_FMT_S16P)
    enum AVSampleFormat out_sample_fmt;             ///< output sample format

SwrContext中，定义了in_sample_fmt，int_sample_fmt，out_sample_fmt，其中int_sample_fmt就表示internal format，顾名思义，就是用于swresample内部的sample format格式。并且有四种取值：

AV_SAMPLE_FMT_S16P
AV_SAMPLE_FMT_S32P
AV_SAMPLE_FMT_FLTP
AV_SAMPLE_FMT_DBLP

实际的代码是：

    if(s->int_sample_fmt == AV_SAMPLE_FMT_NONE){
        if(   av_get_bytes_per_sample(s-> in_sample_fmt) <= 2
           && av_get_bytes_per_sample(s->out_sample_fmt) <= 2){
            s->int_sample_fmt= AV_SAMPLE_FMT_S16P;
        }else if(   av_get_bytes_per_sample(s-> in_sample_fmt) <= 2
           && !s->rematrix
           && s->out_sample_rate==s->in_sample_rate
           && !(s->flags & SWR_FLAG_RESAMPLE)){
            s->int_sample_fmt= AV_SAMPLE_FMT_S16P;
        }else if(   av_get_planar_sample_fmt(s-> in_sample_fmt) == AV_SAMPLE_FMT_S32P
                 && av_get_planar_sample_fmt(s->out_sample_fmt) == AV_SAMPLE_FMT_S32P
                 && !s->rematrix
                 && s->out_sample_rate == s->in_sample_rate
                 && !(s->flags & SWR_FLAG_RESAMPLE)
                 && s->engine != SWR_ENGINE_SOXR){
            s->int_sample_fmt= AV_SAMPLE_FMT_S32P;
        }else if(av_get_bytes_per_sample(s->in_sample_fmt) <= 4){
            s->int_sample_fmt= AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
        }else{
            s->int_sample_fmt= AV_SAMPLE_FMT_DBLP;
        }
    }

• 这段代码检查int_sample_fmt是否指定，如果未指定，则根据一些规则来选择一个合适的内部采样格式为：
  • 第一个if语句块中，如果输入和输出采样格式的每个采样点的字节数都小于等于2，则选择AV_SAMPLE_FMT_S16P作为内部采样格式。
  • 第二个else if语句块中，如果输入采样格式的每个采样点的字节数小于等于2，且不需要重新混音（rematrix为false）、输出采样率等于输入采样率、不需要重新采样（SWR_FLAG_RESAMPLE为false），则选择AV_SAMPLE_FMT_S16P作为内部采样格式。
  • 第三个else if语句块中，如果输入和输出采样格式都是32位平面格式（AV_SAMPLE_FMT_S32P），且不需要重新混音、输出采样率等于输入采样率、不需要重新采样、使用的引擎不是SOXR，则选择AV_SAMPLE_FMT_S32P作为内部采样格式。
  • 第四个else if语句块中，如果输入采样格式的每个采样点的字节数小于等于4，则选择AV_SAMPLE_FMT_FLTP作为内部采样格式。
  • 最后一个else语句块中，如果以上条件都不满足，则选择AV_SAMPLE_FMT_DBLP作为内部采样格式。

resample输入输出convert

    s->in_convert = swri_audio_convert_alloc(s->int_sample_fmt,
                                             s-> in_sample_fmt, s->used_ch_count, s->channel_map, 0);
    s->out_convert = swri_audio_convert_alloc(s->out_sample_fmt,
                                             s->int_sample_fmt, s->out.ch_count, NULL, 0);

比如internal sample fmt是fltp，输入输出sample fmt没有指定，输入文件是s16，那么输入输出默认就是s16，那么in_convert和out_convert的conv_f值如下：

s->in_convert

• conv_f:

s->out_convert

• conv_f:

convert初始化，不同的平台对应不同的版本：

#if ARCH_X86 && HAVE_X86ASM && HAVE_MMX
    swri_audio_convert_init_x86(ctx, out_fmt, in_fmt, channels);
#elif ARCH_ARM
    swri_audio_convert_init_arm(ctx, out_fmt, in_fmt, channels);
#elif ARCH_AARCH64
    swri_audio_convert_init_aarch64(ctx, out_fmt, in_fmt, channels);
#endif

ffmpeg swreample命令

resampler=swr

    ffmpeg -y -i 2ch-16k.wav -af aresample=resampler=swr -ac 2 -ar 48000 -f f32le out.pcm

不写aresample，默认会走swr：

ffmpeg -y -i 2ch-16k.wav -ac 2 -ar 48000 -f f32le out.pcm

-f f32le：指定了保存的文件格式是PCM，不是wav，所以保存出来的文件按wav来解析是不对的，即使文件名为out.wav也不行。

resampler=soxr

ffmpeg -y -i 2ch-16k.wav -af aresample=resampler=soxr -ac 2 -ar 48000 -f f32le out.pcm

resampler=src

ffmpeg -y -i 2ch-16k.wav  -af "aresample=resampler=src" -filter_type sinc_best \
-ac 2 -ar 48000 -acodec pcm_f32le out.wav

ffmpeg -y -i 2ch-16k.wav -af "aresample=resampler=src" -ac 2 -ar 48000 -f f32le out.pcm -v 56

-acodec pcm_f32le：指定输出的格式是pcm_f32le，没有显示指定-f wav，实际上会根据输出文件名使用wav muxer.

-f f32le：f32le参数指定了输出的格式的同时，也保证了src重采样使用的内部数据格式是fltp。

指定-acodec pcm_f32le，输出的格式codec格式是pcm_f32le，所以aresample的输出格式会设置为f32le:

./ffmpeg -y -i 2ch-16k.wav -af "aresample=resampler=src:filter_type=sinc_best" -ac 2 -ar 48000 -acodec pcm_f32le out.wav -v 56

./ffmpeg -y -i 2ch-16k.wav -af "aresample=resampler=src:filter_type=sinc_fast" -ac 2 -ar 48000 -acodec pcm_f32le out.wav -v 56

./ffmpeg -y -i 2ch-16k.wav -af "aresample=resampler=src:filter_type=sinc_fast:internal_sample_fmt=fltp" -ac 2 -ar 48000 out.wav -v 56

./ffmpeg -y -i 2ch-16k.wav -af "aresample=resampler=src:filter_type=linear:internal_sample_fmt=fltp" -ac 2 -ar 48000 out.wav -v 56

./ffmpeg -y -i 2ch-16k.wav -af "aresample=resampler=src:filter_type=zoh:internal_sample_fmt=fltp" -ac 2 -ar 48000 out.wav -v 56

如果没有指定-acodec pcm_f32le，而是通过aresample的option指定out_sample_fmt=flt，这时候，flt只是一个中间格式，最后会转换和输入格式一样的s16le

ffmpeg -y -i 2ch-16k.wav  -af "aresample=resampler=src:filter_type=sinc_best:out_sample_fmt=flt" \
-ac 2 -ar 48000 out.wav -v 56

可以看到如下log：

[ap] ch:2 chl:stereo fmt:s16 r:16000Hz -> ch:2 chl:stereo fmt:flt r:48000Hz
[ap] Using fltp internally between filters
[ap] ch:2 chl:stereo fmt:flt r:48000Hz -> ch:2 chl:stereo fmt:s16 r:48000Hz