零基础读懂视频播放器控制原理——ffplay播放器源代码分析（一）

视频播放器原理其实大抵相同，都是对音视频帧序列的控制。只是一些播放器在音视频同步上可能做了更为复杂的帧预测技术，来保证音频和视频有更好的同步性。 

ffplay是FFMpeg自带的播放器，使用了 ffmpeg解码库和用于视频渲染显示的sdl 库，也是业界播放器最初参考的设计标准。本文对ffplay源码进行分析，试图用更基础而系统的方法，来尝试解开播放器的音视频同步，以及播放/暂停、快进/后退的控制原理。

由于FFMpeg本身的跨平台特性，相比在移动端看音视频代码，在PC端利用VS查看和调试代码，分析播放器原理，要高效迅速很多。 

由于FFMpeg官方提供的ffmplay在console中进行使用不够直观，本文直接分析CSDN上将ffplay移植到VC的代码（ffplay for MFC）进行分析。

文章目录：

一、初探mp4文件
二、以最简单播放器开始：FFmpeg解码 + SDL显示
三、先抛五个问题
四、ffplay代码总体结构
五、视频播放器的操作控制
5.1 ffplay所定义的关键结构体VideoState

5.2 补充基础知识——PTS和DTS

5.2 如何控制音视频同步

5.4 如何控制视频的播放和暂停？

5.5 逐帧播放是如何做的？

5.6 快进和后退

六、 这次分析ffplay代码的反省总结

一、初探mp4文件

为了让大家对视频文件有一个初步认识，首先来看对一个MP4文件的简单分析，如图1。

图1  对MP4文件解参 

从图一我们知道，每个视频文件都会有特定的封装格式、比特率、时长等信息。视频解复用之后，就划分为video_stream和audio_stream，分别对应视频流和音频流。

解复用之后的音视频有自己独立的参数，视频参数包括编码方式、采样率、画面大小等，音频参数包括采样率、编码方式和声道数等。

对解复用之后的音频和视频Packet进行解码之后，就变成原始的音频（PWM）和视频（YUV/RGB）数据，才可以在进行显示和播放。

其实这已经差不多涉及到了，视频解码播放的大部分流程，整个视频播放的流程如图2所示。

 

图2 视频播放流程（图摘自http://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/50534150）

 

二、以最简单播放器开始：FFmpeg解码 + SDL显示

为将问题简单化，先不考虑播放音频，只播放视频，代码流程图如图3所示：

图3 播放器流程图（图源见水印）

流程图说明如下：

1.FFmpeg初始化的代码比较固定，主要目的就是为了设置AVFormatContext实例中相关成员变量的值，调用av_register_all、avformat_open_input av_find_stream_info和avcodec_find_decoder等函数。

      如图4所示，初始化之后的AVFormatContext实例里面具体的值，调用av_find_stream_info就是找到文件中的音视频流数据，对其中的streams（包含音频、视频流）变量进行初始化。

图4 AVFormatContext初始化实例

2.av_read_frame不断读取stream中的下一帧，对其进行解复用得到视频的AVPacket，随后调用avcodec_decode_video2是视频帧AVPacket进行解码，得到图像帧AVFrame。 

3.得到AVFrame之后，接下来就是放到SDL中进行渲染显示了，也很简单，流程见下面代码注释：

SDL_Overlay *bmp;//将解析得到的AVFrame的数据拷贝到SDL_Overlay实例当中SDL_LockYUVOverlay(bmp);bmp->pixels[0]=pFrameYUV->data[0];bmp->pixels[2]=pFrameYUV->data[1];bmp->pixels[1]=pFrameYUV->data[2];    bmp->pitches[0]=pFrameYUV->linesize[0];bmp->pitches[2]=pFrameYUV->linesize[1];  bmp->pitches[1]=pFrameYUV->linesize[2];SDL_UnlockYUVOverlay(bmp);//设置SDL_Rect，因为涉及到起始点和显示大小，用rect进行表示。SDL_Rect rect;rect.x = 0;   rect.y = 0;   rect.w = pCodecCtx->width; rect.h = pCodecCtx->height;   //将SDL_Overlay数据显示到SDL_Surface当中。SDL_DisplayYUVOverlay(bmp, &rect);//延时40ms，留足ffmpeg取到下一帧并解码该帧的时间，随后继续读取下一帧SDL_Delay(40);

由上面的原理可知，从帧流中获取到AVPacket，并且解码得到AVFrame，渲染到SDL窗口中。 

图5 视频播放状态图 

对视频播放的流程总结一下就是：读取下一帧——>解码——>播放——>不断往复，状态图如图5所示。

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