ffmpeg 架构分析
来源:互联网 发布:ae mac 破解补丁 编辑:程序博客网 时间:2024/05/22 13:48
1. 简介
FFmpeg是一个集录制、转换、音/视频编码解码功能为一体的完整的开源解决方案。FFmpeg的
开发是基于Linux操作系统,但是可以在大多数操作系统中编译和使用。FFmpeg支持MPEG、
DivX、MPEG4、AC3、DV、FLV等40多种编码,AVI、MPEG、OGG、Matroska、ASF等90多种解码.
TCPMP, VLC, MPlayer等开源播放器都用到了FFmpeg。
FFmpeg主目录下主要有libavcodec、libavformat和libavutil等子目录。其中libavcodec用
于存放各个encode/decode模块,libavformat用于存放muxer/demuxer模块,libavutil用于
存放内存操作等辅助性模块。
以flash movie的flv文件格式为例, muxer/demuxer的flvenc.c和flvdec.c文件
在libavformat目录下,encode/decode的mpegvideo.c和h263de.c在libavcodec目录下。
2. muxer/demuxer与encoder/decoder定义与初始化
muxer/demuxer和encoder/decoder在FFmpeg中的实现代码里,有许多相同的地方,而二者最
大的差别是muxer 和demuxer分别是不同的结构AVOutputFormat与AVInputFormat,而encoder
和decoder都是用的AVCodec 结构。
muxer/demuxer和encoder/decoder在FFmpeg中相同的地方有:
demuxer开放的接口有:
muxer开放的接口有:
encoder/decoder的接口是一样的,只不过二者分别只实现encoder和decoder函数:
仍以flv文件为例来说明muxer/demuxer的初始化。
在libavformat\allformats.c文件的av_register_all(void)函数中,通过执行
REGISTER_MUXDEMUX(FLV, flv);
将支持flv 格式的flv_muxer与flv_demuxer变量分别注册到全局变量first_oformat与first_iformat链表的最后位置。
其中flv_muxer在libavformat\flvenc.c中定义如下:
AVOutputFormat flv_muxer = {
#ifdef CONFIG_LIBMP3LAME
#else // CONFIG_LIBMP3LAME
}
AVOutputFormat结构的定义如下:
typedef struct AVOutputFormat {
} AVOutputFormat;
由AVOutputFormat结构的定义可知,flv_muxer变量初始化的第一、二个成员分别为该muxer
的名称与长名称,第三、第四个成员为所对应MIME Type和后缀名,第五个成员是所对应的
私有结构的大小,第六、第七个成员为所对应的音频编码和视频编码类型ID,接下来就是三
个重要的接口函数,该 muxer的功能也就是通过调用这三个接口实现的。
flv_demuxer在libavformat\flvdec.c中定义如下, 与flv_muxer类似,在这儿主要也是设置
了5个接口函数,其中flv_probe接口用途是测试传入的数据段是否是符合当前文件格式,这
个接口在匹配当前demuxer时会用到。
AVInputFormat flv_demuxer = {
};
在上述av_register_all(void)函数中通过执行libavcodec\allcodecs.c文件里的
avcodec_register_all(void)函数来初始化全部的encoder/decoder。
因为不是每种编码方式都支持encode和decode,所以有以下三种注册方式:
#define REGISTER_ENCODER(X,x) \
#define REGISTER_DECODER(X,x) \
#define REGISTER_ENCDEC(X,x) REGISTER_ENCODER(X,x); REGISTER_DECODER(X,x)
如支持flv的flv_encoder和flv_decoder变量就分别是在libavcodec\mpegvideo.c和libavcodec\h263de.c中创建的。
3. 当前muxer/demuxer的匹配
在FFmpeg的文件转换过程中,首先要做的就是根据传入文件和传出文件的后缀名[FIXME]匹配合适的demuxer和muxer。
匹配上的demuxer和muxer都保存在如下所示,定义在ffmpeg.c里的
全局变量file_iformat和file_oformat中:
3.1 demuxer匹配
在libavformat\utils.c中的static AVInputFormat *av_probe_input_format2(
AVProbeData *pd, int is_opened, int *score_max)函数用途是根据传入的probe data数据
,依次调用每个demuxer的read_probe接口,来进行该demuxer是否和传入的文件内容匹配的
判断。其调用顺序如下:
void parse_options(int argc, char **argv, const OptionDef *options,
void (* parse_arg_function)(const char *));
static void opt_input_file(const char *filename)
int av_open_input_file(…… )
AVInputFormat *av_probe_input_format(AVProbeData *pd,
static AVInputFormat *av_probe_input_format2(……)
opt_input_file函数是在保存在const OptionDef options[]数组中,用于
void parse_options(int argc, char **argv, const OptionDef *options)中解析argv里的
“-i” 参数,也就是输入文件名时调用的。
3.2 muxer匹配
与demuxer的匹配不同,muxer的匹配是调用guess_format函数,根据main() 函数的argv里的
输出文件后缀名来进行的。
void parse_options(int argc, char **argv, const OptionDef *options,
void parse_arg_file(const char *filename)
static void opt_output_file(const char *filename)
AVOutputFormat *guess_format(const char *short_name,
3.3 当前encoder/decoder的匹配
在main()函数中除了解析传入参数并初始化demuxer与muxer的parse_options( )函数以外,
其他的功能都是在av_encode( )函数里完成的。
在libavcodec\utils.c中有如下二个函数:
他们的功能就是根据传入的CodecID,找到匹配的encoder和decoder。
在av_encode( )函数的开头,首先初始化各个AVInputStream和AVOutputStream,然后分别调
用上述二个函数,并将匹配上的encoder与decoder分别保存在:
AVInputStream->AVStream *st->AVCodecContext *codec->struct AVCodec *codec与
AVOutputStream->AVStream *st->AVCodecContext *codec->struct AVCodec *codec变量。
4. 其他主要数据结构
4.1 AVFormatContext
AVFormatContext是FFMpeg格式转换过程中实现输入和输出功能、保存相关数据的主要结构。
每一个输入和输出文件,都在如下定义的指针数组全局变量中有对应的实体。
对于输入和输出,因为共用的是同一个结构体,所以需要分别对该结构中如下定义的iformat
或oformat成员赋值。
对一个AVFormatContext来说,这二个成员不能同时有值,即一个AVFormatContext不能同时
含有demuxer和muxer。在main( )函数开头的parse_options( )函数中找到了匹配的muxer和
demuxer之后,根据传入的argv参数,初始化每个输入和输出的AVFormatContext结构,并保
存在相应的output_files和input_files指针数组中。在av_encode( )函数中,output_files
和input_files是作为函数参数传入后,在其他地方就没有用到了。
4.2 AVCodecContext
保存AVCodec指针和与codec相关数据,如video的width、height,audio的sample rate等。
AVCodecContext中的codec_type,codec_id二个变量对于encoder/decoder的匹配来说,最为
重要。
如上所示,codec_type保存的是CODEC_TYPE_VIDEO,CODEC_TYPE_AUDIO等媒体类型,
codec_id保存的是CODEC_ID_FLV1,CODEC_ID_VP6F等编码方式。
以支持flv格式为例,在前述的av_open_input_file(…… ) 函数中,匹配到正确的
AVInputFormat demuxer后,通过av_open_input_stream( )函数中调用AVInputFormat的
read_header接口来执行flvdec.c中的flv_read_header( )函数。在flv_read_header( )函数
内,根据文件头中的数据,创建相应的视频或音频AVStream,并设置AVStream中
AVCodecContext的正确的codec_type值。codec_id值是在解码过程中flv_read_packet( )函
数执行时根据每一个packet头中的数据来设置的。
4.3 AVStream
AVStream结构保存与数据流相关的编解码器,数据段等信息。比较重要的有如下二个成员:
其中codec指针保存的就是上节所述的encoder或decoder结构。priv_data指针保存的是和具
体编解码流相关的数据,如下代码所示,在ASF的解码过程中,priv_data保存的就是
ASFStream结构的数据。
4.4 AVInputStream/ AVOutputStream
根据输入和输出流的不同,前述的AVStream结构都是封装在AVInputStream和AVOutputStream结构中,在av_encode( )函数中使用。
AVInputStream中还保存的有与时间有关的信息。
AVOutputStream中还保存有与音视频同步等相关的信息。
4.5 AVPacket
AVPacket结构定义如下,其是用于保存读取的packet数据。
typedef struct AVPacket {
} AVPacket;
在av_encode()函数中,调用AVInputFormat的
(*read_packet)(struct AVFormatContext *, AVPacket *pkt)接口,读取输入文件的一帧数
据保存在当前输入AVFormatContext的AVPacket成员中。
http://blog.sina.com.cn/s/blog_4c4835b001010ir1.html
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