ffmpeg和SDL学习笔记

根据ffmpeg官方网站上的例子程序开始学习ffmpeg和SDL编程。

SDL是一个跨平台的多媒体开发包。适用于游戏，模拟器，播放器等应用软件开发。支持linux 、win32 等操作系统。

主要应用：

视频

• 设置8bpp或更高的任意色彩深度的视频模式。如果某个模式硬件不支持，可以选择转化为另一模式。
• 直接写入线性的图像帧缓冲（framebuffer）。
• 用颜色键值（colorkey）或者alpha混合属性创建surface。
• Surface的blit能自动的转化为目标格式。blit是优化过的，并能使用硬件加速。x86平台上有针对MMX优化过的blit。
• 硬件加速的blit和fill（填充）操作，如果硬件支持的话。

事件

• 提供以下事件：
• • 应用程序的visibility发生改变
  • 键盘输入
  • 鼠标输入
  • 用户要求的退出
• 每种事件都能通过SDL_EventState()关闭或者打开。
• 事件经由用户指定的过滤函数再被加入到内部的事件队列。
• 线程安全的事件队列。

音频

• 设置8位和16位的音频，单声道或者立体声，如果格式硬件不支持，可以选择转换。
• 由独立的线程执行音频部分，并提供用户回调（callback）机制。
• 设计上考虑到了客户定制的软混音器，但实际上在例程中就包含了一个完整的音频/音乐输出库。

CD音频

• 完整的CD音频控制API

线程

• 简单的线程创建API
• 用于同步的简单的二进制信号量（semaphores）

定时器

• 读取已流逝的毫秒数。
• 等待指定的毫秒数。
• 设置一个10毫秒精度的周期性定时器。

字节序无关

• 侦测当前系统的字节序
• 快速转换数据的函数
• 读写指定字节序的数据

这里我们使用SDL作为音视频输出对象，ffmpeg完成音视频的解码。

像使用其他软件包或者开发库一样，首先肯定要初始化相应的库，然后才能够使用，初始化函数如下：

if(SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO | SDL_INIT_AUDIO | SDL_INIT_TIMER))
{
fprintf(stderr, "Could not initialize SDL - %s/n", SDL_GetError());
return -1 ;
}

SDL有很多方法是实现视频的输出，但是YUV overlay是一种简单而又常用的方法，具体使用方法是：

首先创建一个surface用来显示视频数据，然后创建一个overlay,然后就可以通过overlay输出视频到surface

其创建过程如下：

int init_sdl(int width ,int height)
{


//create screen for displaying
screen = SDL_SetVideoMode(width, height, 0, 0);
if(!screen)
{
fprintf(stderr, "SDL: could not set video mode - exiting/n");
return -1 ;
}

//Now we create a YUV overlay on that screen so we can input video to it:
bmp = SDL_CreateYUVOverlay(width, height,
SDL_YV12_OVERLAY, screen);

return 0 ;
}

创建后就可以显示视频数据了，我对此进行了简单的封装,如下：

//显示函数，提取一个完整的视频帧后，就可以显示此函数
void sdl_display(AVPicture *pict,SDL_Overlay *bmp,enum PixelFormat src_fmt,int width,int height)
{
SDL_Rect rect ;

struct SwsContext *img_convert_ctx=NULL;
AVPicture p;


SDL_LockYUVOverlay(bmp);


p.data[0] = bmp->pixels[0];
p.data[1] = bmp->pixels[2];
p.data[2] = bmp->pixels[1];

p.linesize[0] = bmp->pitches[0];
p.linesize[1] = bmp->pitches[2];
p.linesize[2] = bmp->pitches[1];


//视频格式转化为YUV420P格式
img_convert_ctx=sws_getCachedContext(img_convert_ctx,width,height,
src_fmt,width,height,PIX_FMT_YUV420P,
SWS_X ,NULL,NULL,NULL) ;
if (img_convert_ctx == NULL)
{

printf("can't init convert context!/n") ;
return ;
}
sws_scale(img_convert_ctx, pict->data, pict->linesize,
0,width, p.data, p.linesize);


SDL_UnlockYUVOverlay(bmp);

//设置显示区域的位置和大小
rect.x = 0;
rect.y = 0;
rect.w = width;
rect.h = height;
//显示视频帧
SDL_DisplayYUVOverlay(bmp, &rect);

}

这样在解码出一帧数据后就可以通过调用此函数完成视频的显示了

视频显示搞定了，那么该轮到音频输出

要想输出音频，首先必须得打开音频设备，SDL对音频设备的打开和初始化已经做好了封装，我们通过调用SDL_OpenAudio 来打开和初始化音频设备，通过结构体 SDL_AudioSpec 设置相应的参数，然后将参数通过 SDL_OpenAudio 设置好设备，封装如下：

SDL_AudioSpec audio_spec ,spec;

int init_sdl_audio(AVCodecContext *aCodecCtx)
{
audio_spec.freq = aCodecCtx->sample_rate;
audio_spec.format = AUDIO_S16SYS;
audio_spec.channels = aCodecCtx->channels;
audio_spec.silence = 0;
audio_spec.samples = SDL_AUDIO_BUFFER_SIZE;
audio_spec.callback = audio_callback;
audio_spec.userdata = aCodecCtx;

if(SDL_OpenAudio(&audio_spec, &spec) < 0)
{
fprintf(stderr, "SDL_OpenAudio: %s/n", SDL_GetError());
return -1;
}

return 0 ;
}

其他就和视频一样了，先分解出音频流，然后根据音频流找出解码上下文，再根据解码上下文找到解码器，并打开了，接着就可以进行解码了。

但是我们不能想解码视频一样，直接对音频包进行解码，我们不断从文件中的packet，同时SDL又要不断的调用回调函数，解决的办法是创建一个互斥队列，ffmpeg已经为我们封装了一个AVPacketList结构体，我们需要对此进行再次封装如下：

typedef struct PacketQueue {

AVPacketList

*first_pkt, *last_pkt;

int nb_packets;

int size;

SDL_mutex

*mutex;

SDL_cond

*cond;

} PacketQueue;

我们得注意：这里的size是packet的大小，而nb_packets是队列中packet的个数。

对于一个队列首先得有一个初始化函数，完成初始化

void packet_queue_init(PacketQueue *q) {

memset(q, 0, sizeof(PacketQueue));

q->mutex = SDL_CreateMutex

();

q->cond = SDL_CreateCond

();

}

很明显这个初始化函数完成了队列的内存分配、互斥量和条件量的创建。

然后就是入队和出队的函数

//put audio packet in the queue

int packet_queue_put(PacketQueue *q, AVPacket *pkt) {

AVPacketList *pkt1;

//if pkt is not allocated ,allocate it

if(av_dup_packet(pkt) < 0) {

return -1;

}

//allocate space for new member of queue
pkt1 = av_malloc(sizeof(AVPacketList));

if (!pkt1)

return -1;

//put pkt in pkt1

pkt1->pkt = *pkt;

pkt1->next = NULL;

//lock queue and wait until finishing put

SDL_LockMutex(q->mutex);

//if last_pkt is NULL,it means that the queue is NULL,so put the packet in the first position

if (!q->last_pkt)

q->first_pkt = pkt1;

else

q->last_pkt->next = pkt1;

q->last_pkt = pkt1;

q->nb_packets++;

q->size += pkt1->pkt.size;

//send signal of finish

SDL_CondSignal(q->cond);

SDL_UnlockMutex(q->mutex);

return 0;

}

//put audio packet in the queue

static int packet_queue_get(PacketQueue *q, AVPacket *pkt, int block) {

AVPacketList *pkt1;

int ret;

SDL_LockMutex(q->mutex);

for(;;) {

if(quit) {

ret = -1;

break;

}

pkt1 = q->first_pkt;

if (pkt1) {

q->first_pkt = pkt1->next;

if (!q->first_pkt)

q->last_pkt = NULL;

q->nb_packets--;

q->size -= pkt1->pkt.size;

*pkt = pkt1->pkt;

av_free(pkt1);

ret = 1;

break;

} else if (!block) {

ret = 0;

break;

} else {

SDL_CondWait(q->cond, q->mutex);

}

}

SDL_UnlockMutex(q->mutex);

return ret;

}

这里我们必须得注意SDL为音频处理创建了一个单独的线程，线程中通过调用回调函数完成从包中解码出音频帧

然后再调用解码函数将音频帧解码出来!

void audio_callback(void *userdata, Uint8 *stream, int len) {

AVCodecContext *aCodecCtx = (AVCodecContext *)userdata;

int len1, audio_size;

static uint8_t audio_buf[(AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE * 3) / 2];

static unsigned int audio_buf_size = 0;

static unsigned int audio_buf_index = 0;

while(len > 0) {

if(audio_buf_index >= audio_buf_size) {
audio_size = audio_decode_frame(aCodecCtx, audio_buf,

sizeof(audio_buf));

if(audio_size < 0) {

audio_buf_size = 1024;

memset(audio_buf, 0, audio_buf_size);

} else {

audio_buf_size = audio_size;

}

audio_buf_index = 0;

}

len1 = audio_buf_size - audio_buf_index;

if(len1 > len)

len1 = len;

memcpy(stream, (uint8_t *)audio_buf + audio_buf_index, len1);

len -= len1;

stream += len1;

audio_buf_index += len1;

}

}

解码函数

//decode audio frame

int audio_decode_frame(AVCodecContext *aCodecCtx, uint8_t *audio_buf,

int buf_size) {

static AVPacket pkt;

static uint8_t *audio_pkt_data = NULL;

static int audio_pkt_size = 0;

int len1, data_size;

for(;;) {

while(audio_pkt_size > 0) {

data_size = buf_size;

len1 = avcodec_decode_audio2(aCodecCtx, (int16_t *)audio_buf, &data_size,

audio_pkt_data, audio_pkt_size);

if(len1 < 0) {

audio_pkt_size = 0;

break;

}

audio_pkt_data += len1;

audio_pkt_size -= len1;

if(data_size <= 0) {

continue;

}

return data_size;

}

if(pkt.data)

av_free_packet(&pkt);

if(quit) {

return -1;

}

if(packet_queue_get(&audioq, &pkt, 1) < 0) {

return -1;

}

audio_pkt_data = pkt.data;

audio_pkt_size = pkt.size;

}

}

//主函数

int main()

{

AVFormatContext *pFormatCtx ;

AVCodecContext *pCodecCtx,*aCodecCtx ;

AVCodec *pCodec,*aCodec ;

AVStream *st;

AVFrame *pFrame ;

AVPacket packet ;

struct SwsContext *img_convert_ctx=NULL;

SDL_Event event;

uint8_t *buffer ;

SDL_Rect rect ;

char *filename="1.asf" ;

int ret,i,videoStream,audioStream,numBytes,frameFinished ;

//init sdl library with video and audio

if(SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO | SDL_INIT_AUDIO | SDL_INIT_TIMER))

{

fprintf(stderr, "Could not initialize SDL - %s/n", SDL_GetError());

return -1 ;

}

//init the format and codec library

av_register_all() ;

ret=av_open_input_file(&pFormatCtx,filename,NULL,0,NULL) ;

if(ret<0)

{

printf("Error1:open input file failed!/n") ;

return -1 ;

}

//retrive stream information

ret=av_find_stream_info(pFormatCtx) ;

if(ret<0)

{

printf("Error2:find stream information failed!/n") ;

return -1 ;

}

//dump information about file onto standard error

dump_format(pFormatCtx,0,filename,0) ;

videoStream=-1 ;

audioStream=-1 ;

for(i=0; i < pFormatCtx->nb_streams; i++)

{

if(pFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type==CODEC_TYPE_VIDEO

&&videoStream < 0)

{

videoStream=i;

}

if(pFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type==CODEC_TYPE_AUDIO &&

audioStream < 0)

{

audioStream=i;

}

}

//check whether find video stream and audio stream

if(videoStream==-1)

{

printf("Error3:can't find video stream!/n") ;

return -1 ;

}

if(audioStream==-1)

{

printf("Error4:can't find audio stream!/n") ;

return -1 ;

}

//get video codec context

st=pFormatCtx->streams[videoStream] ;

pCodecCtx=st->codec;

//get audio codec contex

aCodecCtx=pFormatCtx->streams[audioStream] ->codec;

//find video codec

pCodec=avcodec_find_decoder(pCodecCtx->codec_id) ;

if(pCodec==NULL)

{

printf("Error5:can't find video decoder!/n") ;

return -1 ;

}

//open video decoder

ret=avcodec_open(pCodecCtx,pCodec) ;

if(ret<0)

{

printf("open video decoder failed!/n") ;

return -1 ;

}

// Allocate video frame

pFrame=avcodec_alloc_frame();

//init audio codec context

if(init_sdl_audio(aCodecCtx)<0)

{

printf("Error6:init sdl audio failed!/n") ;

return -1 ;

}

//find audio codec

aCodec=avcodec_find_decoder(aCodecCtx->codec_id) ;

if(aCodec==NULL)

{

printf("Error7:can't find audio decoder!/n") ;

return -1 ;

}

//open audio decoder

ret=avcodec_open(aCodecCtx, aCodec);

if(ret<0)

{

printf("Error8:open audio decoder failed!/n") ;

return -1 ;

}

//init audio packet queue

packet_queue_init(&audioq);

SDL_PauseAudio(0);

//init overalay

if(init_sdl(pCodecCtx->width,pCodecCtx->height)<0)

{

printf("Error9:init sdl library failed!/n") ;

return -1 ;

}

//不知道为什么

url_set_interrupt_cb(decode_interrupt_cb);

//decode video and audio frame

while(av_read_frame(pFormatCtx,&packet)>=0)

{

if(packet.stream_index==videoStream)

{

//decode a frame

avcodec_decode_video(pCodecCtx,pFrame,&frameFinished,packet.data,packet.size) ;

//finish or not ?

if(frameFinished)

{

sdl_display((AVPicture *)pFrame,bmp,pCodecCtx->pix_fmt,pCodecCtx->width,pCodecCtx->height) ;

}

}else if(packet.stream_index==audioStream)

{

packet_queue_put(&audioq, &packet);

}else

{

av_free_packet(&packet) ;

}

SDL_PollEvent(&event);

switch(event.type)

{

case SDL_QUIT:

quit = 1;

SDL_Quit();

exit(0);

break;

default:

break;

}

}

// Free the YUV frame

av_free(pFrame);

// Close the codec

avcodec_close(pCodecCtx);

// Close the video file

av_close_input_file(pFormatCtx);

return 0;

}

但是这个程序没有解决音视频同步等问题，视频数据显示很快！