音视频开发9 FFmpeg 解复用框架--如何将一个影音文件(mp4文件/wav文件) 最终播放起来

一，播放器框架

二 常用音视频术语

容器／文件（Conainer/File）： 即特定格式的多媒体文件， 比如mp4、flv、mkv等。

媒体流（Stream）： 表示时间轴上的一段连续数据，如一 段 声音数据 、一段 视频数据 或一段 字幕数据 ，可以是压缩 的，也可以是非压缩的，压缩的数据需要关联特定的编解 码器（有些码流音频他是纯PCM）。一般对于 一个 mp4文件， 通过解复用器，就可以将mp4中的 视频流和 音频流，甚至字符流都分离出来。 

数据帧／数据包（Frame/Packet）： 通常，一个媒体流是 由大量的数据帧组成的，对于压缩数据， 帧对应着编解码 器的最小处理单元 ，分属于不同媒体流的数据帧交错存储 于容器之中。

一般来说，压缩后的数据，我们认为是packet

解码后的数据，我们认为是frame的概念。

帧对应着编解码 器的最小处理单元 这句话的理解如下：

对于视频，一个frame实际上就是一张图片了

对于音频，一个frame，对于 aac 是1024个采样点为一帧，mp3 则是1152个采样点为一帧。

编解码器： 编解码器是以帧为单位实现压缩数据和原始数 据之间的相互转换的。

三 常用概念-复用器

四 常用概念-编解码器

五 FFmpeg库简介

FFMPEG有8个常用库：

• AVUtil ：核心工具库，下面的许多其他模块都会依赖该库做一些基本的音 视频处理操作。

• AVFormat ：文件格式和协议库，该模块是最重要的模块之一，封装了 Protocol层和Demuxer、Muxer层，使得协议和格式对于开发者来说是透 明的。

• AVCodec ：编解码库，封装了Codec层，但是有一些Codec是具备自己的 License的，FFmpeg是不会默认添加像 libx264、FDK-AAC 等库的，但是 FFmpeg就像一个平台一样，可以将其他的第三方的Codec以插件的方式 添加进来，然后为开发者提供统一的接口。

• AVFilter ：音视频滤镜库，该模块提供了包括音频特效和视频特效的处理， 在使用FFmpeg的API进行编解码的过程中，直接使用该模块为音视频数 据做特效处理是非常方便同时也非常高效的一种方式。

• AVDevice ：输入输出设备库，比如，需要编译出播放声音或者视 频的工具ffplay，就需要确保该模块是打开的，同时也需要SDL的 预先编译，因为该设备模块播放声音与播放视频使用的都SDL库。

• SwrRessample ：该模块可用于 音频重采样 ，可以对数字音频进行 声道数、数据格式、采样率 等多种基本信息的转换。

• SWScale ：该模块是将图像进行格式转换的模块，比如，可以将 YUV的数据转换为RGB的数据，缩放尺寸由1280*720变为800*480。

• PostProc ：该模块可用于进行后期处理，当我们使用AVFilter的时 候需要打开该模块的开关，因为Filter中会使用到该模块的一些基 础函数。

六 FFmpeg函数简介

◼ av_register_all()：注册所有组件,4.0已经弃用

◼ avdevice_register_all()对设备进行注册，比如V4L2等。

        

#include <libavdevice/avdevice.h>/*** Initialize libavdevice and register all the input and output devices.*/
void avdevice_register_all(void);

◼ avformat_network_init();初始化网络库以及网络加密协议相关 的库（比如openssl）

#include <libavformat/avformat.h>int avformat_network_init(void);

七 FFmpeg函数简介-封装格式相关

◼ avformat_alloc_context();负责申请一个AVFormatContext 结构的内存,并进行简单初始化

#include <libavformat/avformat.h>/*** Allocate an AVFormatContext.* avformat_free_context() can be used to free the context and everything* allocated by the framework within it.*/
AVFormatContext *avformat_alloc_context(void);## AVFormatContext：它是FFMPEG解封装（flv，mp4，rmvb，avi）功能的结构体， 	

其中比较重要的几个如下解释：

typedef struct AVFormatContext {const AVClass *av_class;   // 一个类，用于保存指向父对象的链接，用于日志记录struct AVInputFormat *iformat;  // 用于指定输入文件的格式以及文件读取的操作函数struct AVOutputFormat *oformat; // 用于指定输出文件的格式以及文件写入的操作函数void *priv_data;            // 指向 AVFormatContext（容器上下文）的私有数据AVIOContext *pb;            // 用于读取和写入媒体数据的 I/O 上下文int nb_streams;             // 流的数量，包括音频、视频、字幕等AVStream **streams;         // 指向 AVStream 结构体的指针，用于存储所有流的信息char *filename;             // 用于存储文件名的字符串int64_t start_time, duration;// 媒体文件的起始时间戳和持续时间int64_t bit_rate;           // 比特率，以 bit/s 计算uint8_t *buffer;            // 用于暂存数据的缓冲区int buffer_size;            // 缓冲区的大小
} AVFormatContext;AVFormatContext 结构体的各个成员变量的作用详见以下介绍。成员变量介绍AVClass *av_class: 一个类，用于保存指向父对象的链接，用于日志记录；
AVClass是FFmpeg中libavutil库中的一个结构体，用于在FFmpeg中实现类及其对象的日志和调试功能。AVClass提供了一种标准的方式来管理类及其对象，在不同的库和插件之间提供了统一的日志记录和调试接口。AVInputFormat *iformat：用于指定输入文件的格式以及文件读取的操作函数；
AVOutputFormat *oformat: 用于指定输出文件的格式以及文件写入的操作函数；void *priv_data: 指向 AVFormatContext（容器上下文）的私有数据；
priv_data成员可以用于存储和传递特定协议下使用的私有数据，常见的使用场景是实现自定义输入或输出协议。AVIOContext *pb：用于读取和写入媒体数据的 I/O 上下文；
AVIOContext 是libavformat库中一个表示访问媒体文件的I/O环境的结构体。它封装了对媒体文件的读取和写入操作，提供了和具体I/O操作系统相关的操作的抽象接口，实现了独立于实际操作系统的媒体文件访问接口。int nb_streams: 流的数量，包括音频、视频、字幕等；
AVStream **streams：指向 AVStream 结构体的指针，用于存储所有流的信息；
AVStream是FFmpeg中libavformat库中的一个数据结构，用于表示媒体文件中的一个音频或视频流。在FFmpeg中，一个媒体文件通常包含多个音视频流，每个流对应着媒体文件中的一个轨道。AVStream通过存储音视频流的各种属性信息，方便解码和编码，对于多媒体处理和视频编辑有着至关重要的作用。
AVStream包含了一个媒体流的所有基本信息，如类型、编解码器、时间戳、时长、帧率、码率等等。常用的成员变量有：
char *filename: 用于存储文件名的字符串；int64_t start_time: 媒体文件的起始时间戳；
int64_t duration: 媒体文件的持续时间；
int64_t bit_rate: 比特率，以 bit/s 计算；
uint8_t *buffer: 用于暂存数据的缓冲区；
int buffer_size: 缓冲区的大小。

◼ avformat_free_context();释放该结构里的所有东西以及该 结构本身

#include <libavformat/avformat.h>/*** Free an AVFormatContext and all its streams.* @param s context to free*/
void avformat_free_context(AVFormatContext *s);

◼ avformat_open_input();打开输入视频文件

在avformat_alloc_context（）方法中，我们申请了一个avformatcontext，这个context中现在只有框架，没有实际的内容。

/*** Open an input stream and read the header. The codecs are not opened.* The stream must be closed with avformat_close_input().** @param ps       Pointer to user-supplied AVFormatContext (allocated by*                 avformat_alloc_context). May be a pointer to NULL, in*                 which case an AVFormatContext is allocated by this*                 function and written into ps.*                 Note that a user-supplied AVFormatContext will be freed*                 on failure.* @param url      URL of the stream to open.* @param fmt      If non-NULL, this parameter forces a specific input format.*                 Otherwise the format is autodetected.* @param options  A dictionary filled with AVFormatContext and demuxer-private*                 options.*                 On return this parameter will be destroyed and replaced with*                 a dict containing options that were not found. May be NULL.** @return 0 on success, a negative AVERROR on failure.** @note If you want to use custom IO, preallocate the format context and set its pb field.*/
int avformat_open_input(AVFormatContext **ps, const char *url,const AVInputFormat *fmt, AVDictionary **options);

◼ avformat_close_input(); 关闭解复用器。关闭后就不再需要 使用avformat_free_context 进行释放。

◼ avformat_find_stream_info() ：获取 音视频 文件信息

◼ av_read_frame(); 读取 音视频 包 ，这里更加合理的命令应该是av_read_packet();因为这里读取的并不是yuv或者pcm的frame数据，而是打包了的h264或者aac数据，是一包数据，但是由于ffmpeg历史原因，这里一直是av_read_frame();

◼ avformat_seek_file(); 定位文件

◼ av_seek_frame(): 定位文件

八 FFmpeg解码函数简介-解码器相关

• avcodec_alloc_context3(): 分配解码器上下文

• avcodec_find_decoder()： 根据ID查找解码器

• avcodec_find_decoder_by_name(): 根据解码器名字

• avcodec_open2()： 打开 编 解 码器

• avcodec_decode_video2()： 解码一帧视频数据

• avcodec_decode_audio4()： 解码一帧音频数据

• avcodec_send_packet(): 发送编码数据包

• avcodec_receive_frame(): 接收解码后数据

• avcodec_free_context(): 释放解码器上下文，包含了 avcodec_close()

• avcodec_close(): 关闭解码器