FFmpeg 音视频处理核心技术初体验

章节

  • 视频播放器原理
  • 什么是 ffmpeg?
  • ffmpeg 音视频编/解码 流程图
  • ffmpeg 常用 struct
    • AVFormatContext
    • AVStream
    • AVCodecContext
    • AVCodec
    • AVPacket
    • AVFrame
  • ffmpeg 常用Api
    • av_register_all()
    • avformat_alloc_output_context2()
    • avio_open()
    • av_new_stream()
    • avcodec_find_encoder()
    • avcodec_open2()
    • avformat_write_header()
    • avcodec_encode_video2()
    • av_write_frame()
    • flush_encoder()
    • av_write_trailer()
    • ffmpeg编码视频的流程图
    • ffmpeg解码视频的流程图
  • 分享-解决问题的思路

0.视频播放器原理

编码

录像(视频)、录音(音频),实质上是一个压缩采集到的图像或者音频数据的过程,这个过程又称为编码。那为什么需要编码(压缩)呢?因为设备采集到的音视频数据太大了,如果不进行压缩,占用的空间太大,不利于传输等。

解码

播放视频或者音频文件,实质上是一个解压缩的过程,这个过程又称为解码。那为什么又要解码(解压缩)呢?因为播放器播放需要的是音频采样数据、视频像素数据,通俗一点来说就是需要的是编码之前的数据,所以需要解码来获取。

如下图展示了播放器播放视频的原理:


播放器播放视频的原理

作者:zhang_pan
链接:https://www.jianshu.com/p/55e5da60faeb
來源:简书

1.什么是ffmpeg?

1.ffmpeg 是音视频处理核心技术,要成为音视频领域的开发高手,不可不学 ffmpeg,一个完整的跨平台解决方案,用于录制,转换和流式传输音频和视频的技术。
2.腾讯视频、爱奇艺、阿里影音、均有大量 音视频开发工程师的需求。
3.ffmpeg 源代码 采用 c 编写

2.ffmpeg 音视频编/解码 流程图

如下所示流程图:


ffmpeg 音视频编/解码

如上图所示,音视频文件已流形式经编码 encode 之后成为 packetpacket 被解码之后成为视频帧frame

3.ffmpeg 常用 struct

AVFormatContext

AVFormatContext 主要存储视音频封装格式中包含的信息

AVStream

AVStream 存储一个视频/音频流的相关数据

AVCodecContext

流解码器容器-每个AVStream对应一个AVCodecContext,存储该视频/音频流使用解码方式的相关数据、如 codec_type 编码器类型。

AVCodec

解码器-每个AVCodecContext中对应一个AVCodec,包含该视频/音频对应的解码器。每种解码器都对应一个AVCodec结构。

AVPacket

视频,每个结构一般是存一帧;音频可能有好几帧

帧(stream)数据编码后的数据,或解码为 帧(stream) 数据前的数据存储格式为AVPacket

AVFrame

包(Packet)数据解码之后以帧(frame)的结构存在。

4.ffmpeg 常用Api

av_register_all()

注册所有 ffmpeg 解码器, 如果需要使用支持特定类型音视频解码的解码器则需要使用 void av_register_input_format(AVInputFormat *format);

avformat_alloc_output_context2()

初始化输出码流的AVFormatContext。

avio_open()

创建并初始化AVIOContext以访问 url 指示的资源。

av_new_stream()

创建新流,此新流用于添加到新的媒体文件

avcodec_find_encoder()

查找编码器,一般是用来将数据帧进行编码,并生成新的输出文件。

avcodec_open2()

打开编码器

avformat_write_header()

写文件头(对于某些没有文件头的封装格式,不需要此函数。比如说MPEG2TS)。

avcodec_encode_video2()

将 frame 进行编码,并转化为 packet 进行存储

av_write_frame()

Write a packet to an output media file. 将编码后的视频码流写入文件

flush_encoder()

Write the stream trailer to an output media file and free the file private data。
将流预告片写入输出媒体文件并释放文件私人数据。

其实上述常用Api 是一个视频流文件进行编码并输出编码后文件常用的Api

ffmpeg编码视频的流程图

如下所示:


FFmpeg编码视频的流程图

ffmpeg解码视频的流程图

ffmpeg解码视频的流程图->packet decode 为 frame

4 分享-解决问题的思路

最近接触 ffmpeg 是因为部门业务需要,之前个人从未接触过 ffmpeg。

4.1 业务目标

通过调用 ffmpeg Api 实现截取视频任意一帧。

4.2 出现的问题

1.个人对视频当中某一帧获取流程不是很了解;
2.读源码过程中 有些 ffmpeg Api 看不懂;

4.3 问题的根本原因

1.对视频播放的本质不清楚,其实视频的本质是一帧一帧的图片拼接起来的结果;
2.没有耐心读 ffmpeg 源码,因为没学过c ;
3.对未知的从未尝试过的事情有些许排斥。

4.4 解决问题的方案

1.了解视频播放原理-知道了解码、编码等问题 (完成100%)
2.了解ffmpeg、解码、编码(所以解决方案的第一步是前提)、学习编码/解码相关流程,(毕竟视频的生成、播放与编解码是分不开的)、以及相关Api (完成100%)
3.尝试读前辈代码、并提取实现业务的 keycode、文档输出等。(2018-10-23日晚上下班前输出相关文档)

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