ffmpeg Tutorial
Оригинал лежит на http://www.dranger.com/ffmpeg/
Архив с примерами к этой статье лежит тут.
ffmpeg можно использовать как библиотеку для создания своих собственных видео-приложений.
Контроль над видео , кодирование , декодирование , микширование - это все ffmpeg-функции.
ffmpeg написан на си и умеет работать практически со всеми кодеками.
Вместе с ffmpeg идет утилита ffplay, которая является реализацией видео-плеера.
Этот туториал основан на ffplay.c Fabrice Bellard.
Мы напишем плеер , в котором будет не более 1000 строк .
Для вывода мы будем использовать кросс-платформенную библиотеку SDL.
Если у вас нет библиотеки SDL ее нужно установить .
Tutorial 01: вывод на экран
Код - смотрите в архиве : tutorial01.c
Видео-файлы имеют несколько базовых компонентов.
Сам по себе файл - это контейнер , например - AVI.
Имеется набор потоков - streams; например audio поток и video поток.
Данные внутри потока называются фреймами - frames.
Каждый поток закодирован своим кодеком - codec.
Пример кодеков - DivX , MP3.
Пакеты - Packets - порции данных , читаемые из потока .
Пакеты - данные , которые декодируются во фреймы .
Пакет равен фрейму или нескольким фреймам.
На практике с потоком происходит примерно следующее :
10 OPEN video_stream FROM video.avi
20 READ packet FROM video_stream INTO frame
30 IF frame NOT COMPLETE GOTO 20
40 DO SOMETHING WITH frame
50 GOTO 20
В нашем первом примере мы откроем видео-файл , прочитаем из него видео-поток и запишем его на диск
как PPM file.
Открытие файла
Вначале нужно проинициализировать библиотеки. (Возможно , прийдется
написать <ffmpeg/avcodec.h> и <ffmpeg/avformat.h>
instead.)
#include <avcodec.h>
#include <avformat.h>
...
int main(int argc, charg *argv[]) {
av_register_all();
Происходит регистрация форматов и кодеков .
Делается это один раз .
Открываем файд:
AVFormatContext *pFormatCtx;
// Open video file
if(av_open_input_file(&pFormatCtx, argv[1], NULL, 0, NULL)!=0)
return -1; // Couldn't open file
Имя файла получаем с первого аргумента.
У файла читается хидер и информация пишется в структуру AVFormatContext
. Последние 3 аргумента используются для формата файла, размера буффера,опций .
Проверяем потоки :
// Retrieve stream information
if(av_find_stream_info(pFormatCtx)<0)
return -1; // Couldn't find stream information
Инициализируем pFormatCtx->streams, которая :
// Dump information about file onto standard error
dump_format(pFormatCtx, 0, argv[1], 0);
pFormatCtx->streams - массив указателей, размера pFormatCtx->nb_streams,
поищем тут потоки.
int i;
AVCodecContext *pCodecCtx;
// найдем первый video stream
videoStream=-1;
for(i=0; i<pFormatCtx->nb_streams; i++)
if(pFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type==CODEC_TYPE_VIDEO) {
videoStream=i;
break;
}
if(videoStream==-1)
return -1; // Didn't find a video stream
// получим кодек
pCodecCtx=pFormatCtx->streams[videoStream]->codec;
Информация о кодеке - это т.н. "codec context."
Откроем кодек :
AVCodec *pCodec;
// Find the decoder for the video stream
pCodec=avcodec_find_decoder(pCodecCtx->codec_id);
if(pCodec==NULL) {
fprintf(stderr, "Unsupported codec!\n");
return -1; // Codec not found
}
// Open codec
if(avcodec_open(pCodecCtx, pCodec)<0)
return -1; // Could not open codec
pCodecCtx->time_base хранит frame rate. time_base
это структура , имеющая numerator и denominator (AVRational).
frame rate может быть дробным числом (напр. NTSC's 29.97fps).
Данные
AVFrame *pFrame;
// Allocate video frame
pFrame=avcodec_alloc_frame();
Поскольку мы сделаем вывод в PPM файл, который имеет формат 24-bit RGB,
нужно сконвертировать наш фрейм в RGB.
Выделим память для фрейма.
// Allocate an AVFrame structure
pFrameRGB=avcodec_alloc_frame();
if(pFrameRGB==NULL)
return -1;
Также нужно выделить место для т.н. сырых данных .
uint8_t *buffer;
int numBytes;
// Determine required buffer size and allocate buffer
numBytes=avpicture_get_size(PIX_FMT_RGB24, pCodecCtx->width,
pCodecCtx->height);
buffer=(uint8_t *)av_malloc(numBytes*sizeof(uint8_t));
av_malloc
- это выделенный кусок памяти в формате ffmpeg .
Используем avpicture_fill для привязки фрейма к этой памяти.
AVPicture является частью структурыAVFrame.
// Assign appropriate parts of buffer to image planes in pFrameRGB
// Note that pFrameRGB is an AVFrame, but AVFrame is a superset
// of AVPicture
avpicture_fill((AVPicture *)pFrameRGB, buffer, PIX_FMT_RGB24,
pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);
Итак - все готово для чтения данных из потока .
Чтение данных
Мы прочитаем пакет данных из потока , декодируем его во фрейм , а потом запишем .
int frameFinished;
AVPacket packet;
i=0;
while(av_read_frame(pFormatCtx, &packet)>=0) {
// Is this a packet from the video stream?
if(packet.stream_index==videoStream) {
// Decode video frame
avcodec_decode_video(pCodecCtx, pFrame, &frameFinished,
packet.data, packet.size);
// Did we get a video frame?
if(frameFinished) {
// Convert the image from its native format to RGB
img_convert((AVPicture *)pFrameRGB, PIX_FMT_RGB24,
(AVPicture*)pFrame, pCodecCtx->pix_fmt,
pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);
// Save the frame to disk
if(++i<=5)
SaveFrame(pFrameRGB, pCodecCtx->width,
pCodecCtx->height, i);
}
}
// Free the packet that was allocated by av_read_frame
av_free_packet(&packet);
}
Замечание по пакетам
Вообще говоря Ю пакет может содержать дробное число фреймов,
но ffmpeg парсит пакеты так , что на выходе получает всегда целое число фреймов .
Процесс таков : av_read_frame() читает пакет
и хранит его в структуре AVPacket.
Для этого ffmpeg выделяет память с помощью packet.data.
И освобождает с помощью av_free_packet() .
avcodec_decode_video()
конвертирует пакет во фрейм .
avcodec_decode_video() переходит к следующему фрейму.
img_convert() конвертирует из сырого формата (pCodecCtx->pix_fmt)
в RGB. Нужно привести указатель AVFrame к виду AVPicture .
Затем вызываем функцию SaveFrame.
Теперь нужно записать все в файл формата PPM .
void SaveFrame(AVFrame *pFrame, int width, int height, int iFrame) {
FILE *pFile;
char szFilename[32];
int y;
// Open file
sprintf(szFilename, "frame%d.ppm", iFrame);
pFile=fopen(szFilename, "wb");
if(pFile==NULL)
return;
// Write header
fprintf(pFile, "P6\n%d %d\n255\n", width, height);
// Write pixel data
for(y=0; y<height; y++)
fwrite(pFrame->data[0]+y*pFrame->linesize[0], 1, width*3, pFile);
// Close file
fclose(pFile);
}
PPM-ффайл представляет из себя строку в формате #ff0000#ff0000....
В заголовок мы запишем высоту , ширину, и размер .
Вернемся в функцию main():
// Free the RGB image
av_free(buffer);
av_free(pFrameRGB);
// Free the YUV frame
av_free(pFrame);
// Close the codec
avcodec_close(pCodecCtx);
// Close the video file
av_close_input_file(pFormatCtx);
return 0;
Теперь собираем :
gcc -o tutorial01 tutorial01.c -lavutil -lavformat -lavcodec -lz -lavutil -lm
или так :
gcc -o tutorial01 tutorial01.c -lavformat -lavcodec -lz -lm
Конкретный вариант сборки зависит от вашей системы
Полученный PPM-файл можно открыть с помощью любой программы image viewer.
Tutorial 02: вывод на экран
Код - смотрите в архиве : tutorial02.c
SDL и Video
Для вывода на экран мы будем использовать SDL. SDL - Simple
Direct Layer, это кросс-платформенная библиотека . Ее можно взять
на www.libsdl.org ,
в некоторых дистрибутивах она уже идет в комплекте .
В SDL есть методы для вывода на экран -
в частности YUV overlay. YUV (technically not YUV but YCbCr)
* A Примечание:
ffmpeg и SDL оба ссылаются на YCbCr как YUV в своих макросах.
Вообще говоря, Y - это яркость , U и V - цветовые компоненты.
YUV берет "сырой" массив данных и выводит их.
Есть четыре YUV - формата, наиболее шустрый - YV12.
YUV420P аналогичен YV12, только U и V работают по-другому.
Символ "P" в имени означает , что формат планарный - "planar" ,
т.е. Y, U, и V компоненты находятся в раздельных массивах.
ffmpeg может конвертировать картинки в YUV420P.
Нам нужно вместо функции SaveFrame()
вывести фрейм на экран . Для начала подключим библиотеку SDL:
#include <SDL.h>
#include <SDL_thread.h>
if(SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO | SDL_INIT_AUDIO | SDL_INIT_TIMER)) {
fprintf(stderr, "Could not initialize SDL - %s\n", SDL_GetError());
exit(1);
}
Дисплэй
Выделим место на экране для вывода. Эта область в SDL называется surface:
SDL_Surface *screen;
screen = SDL_SetVideoMode(pCodecCtx->width, pCodecCtx->height, 0, 0);
if(!screen) {
fprintf(stderr, "SDL: could not set video mode - exiting\n");
exit(1);
}
Мы инициализируем экран по высоте и ширине.
3-й параметр - bit depth of the screen - 0 - означает , что это текущий дисплэй .
Создадим YUV overlay для этого экрана :
SDL_Overlay *bmp;
bmp = SDL_CreateYUVOverlay(pCodecCtx->width, pCodecCtx->height,
SDL_YV12_OVERLAY, screen);
Мы используем YV12.
Вывод изображения
Теперь выведем картинку .
Нужно заменить SaveFrame() на наш код.
Берем структуру AVPicture и привязываем ее к YUV overlay:
if(frameFinished) {
SDL_LockYUVOverlay(bmp);
AVPicture pict;
pict.data[0] = bmp->pixels[0];
pict.data[1] = bmp->pixels[2];
pict.data[2] = bmp->pixels[1];
pict.linesize[0] = bmp->pitches[0];
pict.linesize[1] = bmp->pitches[2];
pict.linesize[2] = bmp->pitches[1];
// Convert the image into YUV format that SDL uses
img_convert(&pict, PIX_FMT_YUV420P,
(AVPicture *)pFrame, pCodecCtx->pix_fmt,
pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);
SDL_UnlockYUVOverlay(bmp);
}
Вначале мы блокируем оверлей , т.к. собираемся писать в него..
В структуре AVPicture есть указатель data ,
который является массивом из 4-х указателей .
Для YUV420P у нас есть 3 канала .
В YUV есть 3 структуры - pixels и pitches.
("pitches" - ширина линейных данных).
Мы берем 3 массива из pict.data и привязываем их к overlay,
и запись в pict будет записью в overlay.
Поменяем формат на PIX_FMT_YUV420P,
используя img_convert.
Прорисовка изображения
В качестве параметра мы передаем в функцию шиирину и высоту прямоугольного экрана
:
SDL_Rect rect;
if(frameFinished) {
/* ... code ... */
// Convert the image into YUV format that SDL uses
img_convert(&pict, PIX_FMT_YUV420P,
(AVPicture *)pFrame, pCodecCtx->pix_fmt,
pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);
SDL_UnlockYUVOverlay(bmp);
rect.x = 0;
rect.y = 0;
rect.w = pCodecCtx->width;
rect.h = pCodecCtx->height;
SDL_DisplayYUVOverlay(bmp, &rect);
}
Мы вывели видео на экран !
Несколько слов о событийной модели SDL.
Когда вы нажимаете на клавиатуру или мышку ,
SDL генерит событие - event.
Практическую пользу от этого мы рассмотрим в Tutorial 4.
В нашем примере мы используем событийную модель в конце трансляции.
Для этого мы берем событие SDL_QUIT:
SDL_Event event;
av_free_packet(&packet);
SDL_PollEvent(&event);
switch(event.type) {
case SDL_QUIT:
SDL_Quit();
exit(0);
break;
default:
break;
}
Компиляция 2-го примера :
gcc -o tutorial02 tutorial02.c -lavutil -lavformat -lavcodec -lz -lm \
`sdl-config --cflags --libs`
После того , как мы запустим 2-й пример , мы увидим , что фреймы будут выводиться с сумасшедшей скоростью.
Синхронизацией и звуком мы займемся позже .
Tutorial 03: Звук
Смотрите код в архиве : tutorial03.c
SDL имеет методы для вывода звука.
Функция SDL_OpenAudio() открывает audio device.
В качестве аргумента выступает структура SDL_AudioSpec.
Звук в формате Digital audio состоит из потока сэмплов.
Каждый сэмпл - это экземпляр waveform.
Звуки выводятся с определенным рэйтом, или его скоростью проигрывания,
или числом сэмплов в секунду.
Например , есть рэйты 22,050 и 44,100 сэмплов в секуду ,
это радио и CD соответственно .
В случае со стерео каналом одновременно проигрываются 2 сэмпла .
SDL выводит звук так : мы инициализируем опции - рэйт (frequency для SDL),
число каналов, callback function и данные.
Когда мы начинаем проигрывать данные , SDL будет вызывать callback function для контроля audio buffer.
С помощью структуры SDL_AudioSpec мы вызываем
SDL_OpenAudio(), инициализируем структуру another AudioSpec.
Инициализация
Вернемся к идентификации потоков внутри ролика :
// Find the first video stream
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;
}
}
if(videoStream==-1)
return -1; // Didn't find a video stream
if(audioStream==-1)
return -1;
Всю информацию мы можем получить с помощью AVCodecContext из потока
:
AVCodecContext *aCodecCtx;
aCodecCtx=pFormatCtx->streams[audioStream]->codec;
Инициализация аудио :
wanted_spec.freq = aCodecCtx->sample_rate;
wanted_spec.format = AUDIO_S16SYS;
wanted_spec.channels = aCodecCtx->channels;
wanted_spec.silence = 0;
wanted_spec.samples = SDL_AUDIO_BUFFER_SIZE;
wanted_spec.callback = audio_callback;
wanted_spec.userdata = aCodecCtx;
if(SDL_OpenAudio(&wanted_spec, &spec) < 0) {
fprintf(stderr, "SDL_OpenAudio: %s\n", SDL_GetError());
return -1;
}
- freq: рэйт.
- format: формат.
"S" в "S16SYS" - это "signed", 16 - 16-битный сигнал,
"SYS" - endian-order .
Это формат avcodec_decode_audio2 .
- channels: число аудио-каналов.
- silence: 0.
- samples: размер audio - в диапазоне 512 - 8192; ffplay использует 1024.
- callback: callback function.
- userdata: SDL будет возвращать указатель на данные
Открываем аудио с помощью SDL_OpenAudio.
Инициализируем audio codec :
AVCodec *aCodec;
aCodec = avcodec_find_decoder(aCodecCtx->codec_id);
if(!aCodec) {
fprintf(stderr, "Unsupported codec!\n");
return -1;
}
avcodec_open(aCodecCtx, aCodec);
Queues
Нужно создать глобальную структуру , из которой audio_callback будут извлекать звук.
Создадим очередь - queue - пакетов.
В ffmpeg уже есть готовая структура : AVPacketList,
которая представляет линейный список пакетов:
typedef struct PacketQueue {
AVPacketList *first_pkt, *last_pkt;
int nb_packets;
int size;
SDL_mutex *mutex;
SDL_cond *cond;
} PacketQueue;
nb_packets и size - разные вещи.
size ссылается байтовый размер , получаемый из packet->size.
Мы используем mutex
и condtion variable для синхронизации.
SDL транслирует звук в отдельном потоке.
Инициализируем очередь:
void packet_queue_init(PacketQueue *q) {
memset(q, 0, sizeof(PacketQueue));
q->mutex = SDL_CreateMutex();
q->cond = SDL_CreateCond();
}
Делаем функцию для работы с очередью :
int packet_queue_put(PacketQueue *q, AVPacket *pkt) {
AVPacketList *pkt1;
if(av_dup_packet(pkt) < 0) {
return -1;
}
pkt1 = av_malloc(sizeof(AVPacketList));
if (!pkt1)
return -1;
pkt1->pkt = *pkt;
pkt1->next = NULL;
SDL_LockMutex(q->mutex);
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;
SDL_CondSignal(q->cond);
SDL_UnlockMutex(q->mutex);
return 0;
}
SDL_LockMutex() блокирует очередь, и мы можем туда что-нибудь добавить ,
и затем SDL_CondSignal()
посылает сигнал о наличии данных , и очередь разблокируется .
int quit = 0;
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;
}
Есть глобальная переменная quit.
Тред будет работать , пока мы не сделаем kill -9.
ffmpeg имеет свой callback : url_set_interrupt_cb.
int decode_interrupt_cb(void) {
return quit;
}
...
main() {
...
url_set_interrupt_cb(decode_interrupt_cb);
...
SDL_PollEvent(&event);
switch(event.type) {
case SDL_QUIT:
quit = 1;
...
Перед инициализацией очереди нужно :
PacketQueue audioq;
main() {
...
avcodec_open(aCodecCtx, aCodec);
packet_queue_init(&audioq);
SDL_PauseAudio(0);
SDL_PauseAudio()
стартует audio device.
Мы проинициализировали очередь, и готовы к обработке пакетов.
Цикл чтения пакетов :
while(av_read_frame(pFormatCtx, &packet)>=0) {
// Is this a packet from the video stream?
if(packet.stream_index==videoStream) {
// Decode video frame
....
}
} else if(packet.stream_index==audioStream) {
packet_queue_put(&audioq, &packet);
} else {
av_free_packet(&packet);
}
Мы не делаем free для пакетов сразу , сделаем это потом .
Сделаем еще одну функцию audio_callback для работы с очередью.
callback имеет форму void callback(void *userdata, Uint8 *stream, int len),
где userdata - указатель , stream - буффер , куда мы будем писать звук ,
и len - размер буфера :
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) {
/* We have already sent all our data; get more */
audio_size = audio_decode_frame(aCodecCtx, audio_buf,
sizeof(audio_buf));
if(audio_size < 0) {
/* If error, output silence */
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;
}
}
В этом цикле будут обрабатываться данные , которые будут поступать от другой функции
audio_decode_frame() .
Размер audio_buf в полтора раза превышает размер аудио-фрейма.
Сам декодер audio_decode_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) {
/* if error, skip frame */
audio_pkt_size = 0;
break;
}
audio_pkt_data += len1;
audio_pkt_size -= len1;
if(data_size <= 0) {
/* No data yet, get more frames */
continue;
}
/* We have data, return it and come back for more later */
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;
}
}
Компилируем :
gcc -o tutorial03 tutorial03.c -lavutil -lavformat -lavcodec -lz -lm \
`sdl-config --cflags --libs`
Скорость видео по-прежнему не контролируется , а вот аудио работает нормально .
Tutorial 04: Треды
Код - смотрите в архиве : tutorial04.c
По аналогии с тем , что мы сделали со звуком ,
мы применим для видео треды , что сделает код более управляемым ,
особенно в плане синхронизации .
Наша main function достаточно велика:
в ней обрабатывается event loop, читаются пакеты , плюс декодируется видео .
Мы сделаем отдельный поток для декодирования пакетов .
Пакет будет добавляться в очередь и читаться оттуда соответствующим
audio и video потоком.
Видео тред будет немного посложнее , чем аудио тред .
В главный цикл мы добавим код для дисплея .
Видео-дисплей мы встроим в event loop.
После декодирования мы пишем фрейм в another очередь, затем создаем custom event (FF_REFRESH_EVENT) ,
и при его обработке на дисплей будет выводиться очередной фрейм из очереди .
Графическая иллюстрация :
________ audio _______ _____
| | pkts | | | | to spkr
| DECODE |----->| AUDIO |--->| SDL |-->
|________| |_______| |_____|
| video _______
| pkts | |
+---------->| VIDEO |
________ |_______| _______
| | | | |
| EVENT | +------>| VIDEO | to mon.
| LOOP |----------------->| DISP. |-->
|_______|<---FF_REFRESH----|_______|
Основная идея использования потока SDL_Delay в том , что
мы будем контролировать , когда выводить очередной фрейм на экран .
Мы создадим большую структуру , которая будет хранить информацию обо всем и называться она будет VideoState.
typedef struct VideoState {
AVFormatContext *pFormatCtx;
int videoStream, audioStream;
AVStream *audio_st;
PacketQueue audioq;
uint8_t audio_buf[(AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE * 3) / 2];
unsigned int audio_buf_size;
unsigned int audio_buf_index;
AVPacket audio_pkt;
uint8_t *audio_pkt_data;
int audio_pkt_size;
AVStream *video_st;
PacketQueue videoq;
VideoPicture pictq[VIDEO_PICTURE_QUEUE_SIZE];
int pictq_size, pictq_rindex, pictq_windex;
SDL_mutex *pictq_mutex;
SDL_cond *pictq_cond;
SDL_Thread *parse_tid;
SDL_Thread *video_tid;
char filename[1024];
int quit;
} VideoState;
Базовая информация - это format context и индикаторы для audio и
video потоков, и соответствующие обьекты AVStream .
Аудио-буфферы мы также положили в эту структуру - audio_buf, audio_buf_size, и т.д.
Мы добавили очередь для видео и буффер для декодируемых фреймов .
Мы создаем структуру VideoPicture .
Мы также выделяем пару указателей для тредов , флаг выхода и имя файла.
Проинициализируем структуру VideoState :
int main(int argc, char *argv[]) {
SDL_Event event;
VideoState *is;
is = av_mallocz(sizeof(VideoState));
Функция av_mallocz() выделяет память и заполняет ее нулями.
Далее мы инициализируем блокировки для display buffer (pictq).
Нужно проинициализировать race condition, прежде чем мы запустим threads.
Скопируем имя файла в VideoState.
strcpy(is->filename, argv[1]);
is->pictq_mutex = SDL_CreateMutex();
is->pictq_cond = SDL_CreateCond();
Thread
Управление threads:
schedule_refresh(is, 40);
is->parse_tid = SDL_CreateThread(decode_thread, is);
if(!is->parse_tid) {
av_free(is);
return -1;
}
schedule_refresh генерит FF_REFRESH_EVENT
с интервалом в несколько миллисекунд.
Это приводит к вызову refresh function.
Теперь глянем на SDL_CreateThread().
SDL_CreateThread()
порождает новый thread.
При этом происходит вызов decode_thread() со структурой VideoState.
Функция открывает файл на диске и находит индексы audio и video потоков.
После этого происходит вызов stream_component_open().
stream_component_open() находит кодек , инициализирут опции аудио ,
сохраняет инфу в структуре , и передает управление в threads.
int stream_component_open(VideoState *is, int stream_index) {
AVFormatContext *pFormatCtx = is->pFormatCtx;
AVCodecContext *codecCtx;
AVCodec *codec;
SDL_AudioSpec wanted_spec, spec;
if(stream_index < 0 || stream_index >= pFormatCtx->nb_streams) {
return -1;
}
// Get a pointer to the codec context for the video stream
codecCtx = pFormatCtx->streams[stream_index]->codec;
if(codecCtx->codec_type == CODEC_TYPE_AUDIO) {
// Set audio settings from codec info
wanted_spec.freq = codecCtx->sample_rate;
/* .... */
wanted_spec.callback = audio_callback;
wanted_spec.userdata = is;
if(SDL_OpenAudio(&wanted_spec, &spec) < 0) {
fprintf(stderr, "SDL_OpenAudio: %s\n", SDL_GetError());
return -1;
}
}
codec = avcodec_find_decoder(codecCtx->codec_id);
if(!codec || (avcodec_open(codecCtx, codec) < 0)) {
fprintf(stderr, "Unsupported codec!\n");
return -1;
}
switch(codecCtx->codec_type) {
case CODEC_TYPE_AUDIO:
is->audioStream = stream_index;
is->audio_st = pFormatCtx->streams[stream_index];
is->audio_buf_size = 0;
is->audio_buf_index = 0;
memset(&is->audio_pkt, 0, sizeof(is->audio_pkt));
packet_queue_init(&is->audioq);
SDL_PauseAudio(0);
break;
case CODEC_TYPE_VIDEO:
is->videoStream = stream_index;
is->video_st = pFormatCtx->streams[stream_index];
packet_queue_init(&is->videoq);
is->video_tid = SDL_CreateThread(video_thread, is);
break;
default:
break;
}
}
Вместо aCodecCtx мы инициализируем нашу большую структуру .
Потоки инициализируются как audio_st и video_st.
Инициализируем очередь :
SDL_PauseAudio(0);
break;
/* ...... */
is->video_tid = SDL_CreateThread(video_thread, is);
Вторая половина функции decode_thread() - происходит чтение пакета и укладка его в очередь :
for(;;) {
if(is->quit) {
break;
}
// seek stuff goes here
if(is->audioq.size > MAX_AUDIOQ_SIZE ||
is->videoq.size > MAX_VIDEOQ_SIZE) {
SDL_Delay(10);
continue;
}
if(av_read_frame(is->pFormatCtx, packet) < 0) {
if(url_ferror(&pFormatCtx->pb) == 0) {
SDL_Delay(100); /* no error; wait for user input */
continue;
} else {
break;
}
}
// Is this a packet from the video stream?
if(packet->stream_index == is->videoStream) {
packet_queue_put(&is->videoq, packet);
} else if(packet->stream_index == is->audioStream) {
packet_queue_put(&is->audioq, packet);
} else {
av_free_packet(packet);
}
}
format context включает в себя структуру ByteIOContext под индексом pb.
ByteIOContext - структура , хранящая низко-уровневую инфу о файле .
url_ferror проверяет эту структуру на предмет чтения ошибок.
После выхода из цикла :
while(!is->quit) {
SDL_Delay(100);
}
fail:
if(1){
SDL_Event event;
event.type = FF_QUIT_EVENT;
event.user.data1 = is;
SDL_PushEvent(&event);
}
return 0;
В SDL есть константа - SDL_USEREVENT.
первому user event должно быть присвоено значение SDL_USEREVENT,
следующему - SDL_USEREVENT + 1, и т.д.
FF_QUIT_EVENT у нас определено как SDL_USEREVENT + 2.
В конце мы вызываем SDL_PushEvent().
Когда мы генерим FF_QUIT_EVENT,
мы ловим флаг quit .
Фреймы: video_thread
После того как мы подготовили кодек, мы запускаем видео thread.
Он читает пакеты из video queue, декодирует их во фреймы ,
и вызывает queue_picture для того , чтобы положить фрейм в picture queue:
int video_thread(void *arg) {
VideoState *is = (VideoState *)arg;
AVPacket pkt1, *packet = &pkt1;
int len1, frameFinished;
AVFrame *pFrame;
pFrame = avcodec_alloc_frame();
for(;;) {
if(packet_queue_get(&is->videoq, packet, 1) < 0) {
// means we quit getting packets
break;
}
// Decode video frame
len1 = avcodec_decode_video(is->video_st->codec, pFrame, &frameFinished,
packet->data, packet->size);
// Did we get a video frame?
if(frameFinished) {
if(queue_picture(is, pFrame) < 0) {
break;
}
}
av_free_packet(packet);
}
av_free(pFrame);
return 0;
}
Управление очередью фреймов
Структура , в которой хранится фрейм в очереди picture queue :
typedef struct VideoPicture {
SDL_Overlay *bmp;
int width, height; /* source height & width */
int allocated;
} VideoPicture;
Для того , чтобы работать с этой очередью , нужна пара указателей -
на пишущий и читающий индекс.
Нам также надо знать , сколько картинок в буфере.
Нам нужно очистить буфер для VideoPicture.
int queue_picture(VideoState *is, AVFrame *pFrame) {
VideoPicture *vp;
int dst_pix_fmt;
AVPicture pict;
/* wait until we have space for a new pic */
SDL_LockMutex(is->pictq_mutex);
while(is->pictq_size >= VIDEO_PICTURE_QUEUE_SIZE &&
!is->quit) {
SDL_CondWait(is->pictq_cond, is->pictq_mutex);
}
SDL_UnlockMutex(is->pictq_mutex);
if(is->quit)
return -1;
// windex is set to 0 initially
vp = &is->pictq[is->pictq_windex];
/* allocate or resize the buffer! */
if(!vp->bmp ||
vp->width != is->video_st->codec->width ||
vp->height != is->video_st->codec->height) {
SDL_Event event;
vp->allocated = 0;
/* we have to do it in the main thread */
event.type = FF_ALLOC_EVENT;
event.user.data1 = is;
SDL_PushEvent(&event);
/* wait until we have a picture allocated */
SDL_LockMutex(is->pictq_mutex);
while(!vp->allocated && !is->quit) {
SDL_CondWait(is->pictq_cond, is->pictq_mutex);
}
SDL_UnlockMutex(is->pictq_mutex);
if(is->quit) {
return -1;
}
}
Цикл event loop:
for(;;) {
SDL_WaitEvent(&event);
switch(event.type) {
/* ... */
case FF_ALLOC_EVENT:
alloc_picture(event.user.data1);
break;
event.user.data1 - это наша главная структура.
Посмотрим на alloc_picture():
void alloc_picture(void *userdata) {
VideoState *is = (VideoState *)userdata;
VideoPicture *vp;
vp = &is->pictq[is->pictq_windex];
if(vp->bmp) {
// we already have one make another, bigger/smaller
SDL_FreeYUVOverlay(vp->bmp);
}
// Allocate a place to put our YUV image on that screen
vp->bmp = SDL_CreateYUVOverlay(is->video_st->codec->width,
is->video_st->codec->height,
SDL_YV12_OVERLAY,
screen);
vp->width = is->video_st->codec->width;
vp->height = is->video_st->codec->height;
SDL_LockMutex(is->pictq_mutex);
vp->allocated = 1;
SDL_CondSignal(is->pictq_cond);
SDL_UnlockMutex(is->pictq_mutex);
}
Функцию SDL_CreateYUVOverlay
мы переместили сюда.
У нас есть выделенный YUV overlay , готовый для получения картинки.
Вернемся в queue_picture и глянем , как frame копируется в overlay:
int queue_picture(VideoState *is, AVFrame *pFrame) {
/* Allocate a frame if we need it... */
/* ... */
/* We have a place to put our picture on the queue */
if(vp->bmp) {
SDL_LockYUVOverlay(vp->bmp);
dst_pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P;
/* point pict at the queue */
pict.data[0] = vp->bmp->pixels[0];
pict.data[1] = vp->bmp->pixels[2];
pict.data[2] = vp->bmp->pixels[1];
pict.linesize[0] = vp->bmp->pitches[0];
pict.linesize[1] = vp->bmp->pitches[2];
pict.linesize[2] = vp->bmp->pitches[1];
// Convert the image into YUV format that SDL uses
img_convert(&pict, dst_pix_fmt,
(AVPicture *)pFrame, is->video_st->codec->pix_fmt,
is->video_st->codec->width, is->video_st->codec->height);
SDL_UnlockYUVOverlay(vp->bmp);
/* now we inform our display thread that we have a pic ready */
if(++is->pictq_windex == VIDEO_PICTURE_QUEUE_SIZE) {
is->pictq_windex = 0;
}
SDL_LockMutex(is->pictq_mutex);
is->pictq_size++;
SDL_UnlockMutex(is->pictq_mutex);
}
return 0;
}
В очередь добавляются фреймы до тех пор . пока она не станет полной ,
и читаются фреймы до тех пор , пока есть что читать .
Вывод видео
Что делает функция schedule_refresh():
/* schedule a video refresh in 'delay' ms */
static void schedule_refresh(VideoState *is, int delay) {
SDL_AddTimer(delay, sdl_refresh_timer_cb, is);
}
SDL_AddTimer() -
функция , делающая callback и вызывающая функцию через определенной число миллисекунд.
Генерится таймер , который создает event,
и в функции main() будет происходить вывод на экран.
Глянем на этот event:
static Uint32 sdl_refresh_timer_cb(Uint32 interval, void *opaque) {
SDL_Event event;
event.type = FF_REFRESH_EVENT;
event.user.data1 = opaque;
SDL_PushEvent(&event);
return 0; /* 0 means stop timer */
}
FF_REFRESH_EVENT определен как SDL_USEREVENT + 1.
Когда мы делаем return 0,
SDL останавливает таймер и callback.
event loop:
for(;;) {
SDL_WaitEvent(&event);
switch(event.type) {
/* ... */
case FF_REFRESH_EVENT:
video_refresh_timer(event.user.data1);
break;
и вызываем функцию , которая извлекает данные из picture queue:
void video_refresh_timer(void *userdata) {
VideoState *is = (VideoState *)userdata;
VideoPicture *vp;
if(is->video_st) {
if(is->pictq_size == 0) {
schedule_refresh(is, 1);
} else {
vp = &is->pictq[is->pictq_rindex];
/* Timing code goes here */
schedule_refresh(is, 80);
/* show the picture! */
video_display(is);
/* update queue for next picture! */
if(++is->pictq_rindex == VIDEO_PICTURE_QUEUE_SIZE) {
is->pictq_rindex = 0;
}
SDL_LockMutex(is->pictq_mutex);
is->pictq_size--;
SDL_CondSignal(is->pictq_cond);
SDL_UnlockMutex(is->pictq_mutex);
}
} else {
schedule_refresh(is, 100);
}
}
Здесь происходит следующее:
извлекает картинку из очереди,инициализирует таймер для следующего фрейма,
вызывает video_display для вывода на экран,
увеличивает счетчик очереди, и уменьшает ее размер.
Функция video_display :
void video_display(VideoState *is) {
SDL_Rect rect;
VideoPicture *vp;
AVPicture pict;
float aspect_ratio;
int w, h, x, y;
int i;
vp = &is->pictq[is->pictq_rindex];
if(vp->bmp) {
if(is->video_st->codec->sample_aspect_ratio.num == 0) {
aspect_ratio = 0;
} else {
aspect_ratio = av_q2d(is->video_st->codec->sample_aspect_ratio) *
is->video_st->codec->width / is->video_st->codec->height;
}
if(aspect_ratio <= 0.0) {
aspect_ratio = (float)is->video_st->codec->width /
(float)is->video_st->codec->height;
}
h = screen->h;
w = ((int)rint(h * aspect_ratio)) & -3;
if(w > screen->w) {
w = screen->w;
h = ((int)rint(w / aspect_ratio)) & -3;
}
x = (screen->w - w) / 2;
y = (screen->h - h) / 2;
rect.x = x;
rect.y = y;
rect.w = w;
rect.h = h;
SDL_DisplayYUVOverlay(vp->bmp, &rect);
}
}
Компиляция :
gcc -o tutorial04 tutorial04.c -lavutil -lavformat -lavcodec -lz -lm \
`sdl-config --cflags --libs`
Tutorial 05: Синхронизация видео
Код - смотрите исходник : tutorial05.c
PTS и DTS
audio и video потоки имеют информацию о том , когда и с какой скоростью их проигрывать.
Audio streams имеют т.н. sample rate, video streams имеют т.н. frames per second value.
Если просто выводить фреймы с частотой frame rate, есть шанс , что произойдет рассинхронизация
со звуком .
пакеты внутри потока имеют 2 характеристики - decoding time stamp (DTS)
и presentation time stamp (PTS).
Некоторые форматы, такие как MPEG, используют т.н. "B" frames ("bidirectional").
Есть еще 2 типа фреймов - "I" и "P" ("intra" и "predicted").
I frames включают всю картинку .
P frames могут включать фрагмент и их содержание зависит от контента предыдущего фрейма.
B - то же , что и P , но его содержимое так же зависит от контента следующего фрейма.
В зависимости от этого вызов функции avcodec_decode_video
может быть различным .
Представим , что в ролике фреймы идут в последовательности : I B B
P. Для вывода P мы должны знать содержимое предыдущего B .
decoding timestamp tells - время декодирования ,
presentation time stamp - время вывода .
Тогда:
PTS: 1 4 2 3
DTS: 1 2 3 4
Stream: I P B B
PTS и DTS различаются тогда , когда в потоке есть фреймы типа B .
При получении пакета av_read_frame(),
в нем будет информация о PTS и DTS .
Если мы знаем PTS , мы знаем , когда выводить фрейм .
Из фрейма , полученного из avcodec_decode_video() ,
мы получаем AVFrame,
в котором нет PTS .
ffmpeg сам устанавливает порядок пакетов так , что DTS
пакета , пришедший из avcodec_decode_video() ,
будет всегда таким же, что и PTS .
Мы можем сами установить очередность пакетов .
Мы запоминаем PTS первого пакета во фрейме:
он будет равен PTS последнего фрейма.
Если поток не дает нам DTS, мы используем PTS.
Для определения того , какой пакет является первым во фрейме ,
используем avcodec_decode_video() .
Функция avcodec_decode_video() выделяет буфер для фрейма.
Мы определим новую функцию , которая запомнит pts пакета.
Синхронизация
Мы показываем фрейм и рефрешим его до тех пор ,
пока не наступает PTS следующего фрейма.
При синхронизации есть 3 подхода :
сихронизация аудио к видео , сихронизация видео к аудио ,
сихронизация аудио и видео по внешнему таймеру .
Мы выбираем второй вариант .
Вычисление frame PTS
Код нашего video thread - место , в котором пакеты будут укладываться в очередь.
Для вычисления PTS фрейма используем avcodec_decode_video.
Вначале получим DTS последнего пакета:
double pts;
for(;;) {
if(packet_queue_get(&is->videoq, packet, 1) < 0) {
// means we quit getting packets
break;
}
pts = 0;
// Decode video frame
len1 = avcodec_decode_video(is->video_st->codec,
pFrame, &frameFinished,
packet->data, packet->size);
if(packet->dts != AV_NOPTS_VALUE) {
pts = packet->dts;
} else {
pts = 0;
}
pts *= av_q2d(is->video_st->time_base);
Нам также может пригодиться PTS первого пакета во фрейме .
Мы создаем собственные функции :
int get_buffer(struct AVCodecContext *c, AVFrame *pic);
void release_buffer(struct AVCodecContext *c, AVFrame *pic);
Каждый раз , когда мы получаем пакет , мы храним PTS в глобальную переменную.
uint64_t global_video_pkt_pts = AV_NOPTS_VALUE;
/* These are called whenever we allocate a frame
* buffer. We use this to store the global_pts in
* a frame at the time it is allocated.
*/
int our_get_buffer(struct AVCodecContext *c, AVFrame *pic) {
int ret = avcodec_default_get_buffer(c, pic);
uint64_t *pts = av_malloc(sizeof(uint64_t));
*pts = global_video_pkt_pts;
pic->opaque = pts;
return ret;
}
void our_release_buffer(struct AVCodecContext *c, AVFrame *pic) {
if(pic) av_freep(&pic->opaque);
avcodec_default_release_buffer(c, pic);
}
avcodec_default_get_buffer
и avcodec_default_release_buffer
- функции по умолчанию для ffmpeg .
av_freep
- функции управления памятью
После (stream_component_open), мы говорим ffmpeg :
codecCtx->get_buffer = our_get_buffer;
codecCtx->release_buffer = our_release_buffer;
Сохраним PTS в глобальную переменную
:
for(;;) {
if(packet_queue_get(&is->videoq, packet, 1) < 0) {
// means we quit getting packets
break;
}
pts = 0;
// Save global pts to be stored in pFrame in first call
global_video_pkt_pts = packet->pts;
// Decode video frame
len1 = avcodec_decode_video(is->video_st->codec, pFrame, &frameFinished,
packet->data, packet->size);
if(packet->dts == AV_NOPTS_VALUE
&& pFrame->opaque && *(uint64_t*)pFrame->opaque != AV_NOPTS_VALUE) {
pts = *(uint64_t *)pFrame->opaque;
} else if(packet->dts != AV_NOPTS_VALUE) {
pts = packet->dts;
} else {
pts = 0;
}
pts *= av_q2d(is->video_st->time_base);
Используется тип int64
для PTS. Это т.н. timestamp .
Например , если в потоке частота фреймов - frames per second - равна 24,
PTS = 42 говорит о том ,
что это 42-й фрейм.
time_base - это 1/24 ,
и для получения PTS в секундах, умножаем 42 на time_base.
Синхронизация и PTS
Определим функцию synchronize_video ,
которая будет менять PTS .
Мы используем video_clock value , которую добавим
в основную структуру. typedef struct VideoState {
double video_clock; ///
double synchronize_video(VideoState *is, AVFrame *src_frame, double pts) {
double frame_delay;
if(pts != 0) {
/* if we have pts, set video clock to it */
is->video_clock = pts;
} else {
/* if we aren't given a pts, set it to the clock */
pts = is->video_clock;
}
/* update the video clock */
frame_delay = av_q2d(is->video_st->codec->time_base);
/* if we are repeating a frame, adjust clock accordingly */
frame_delay += src_frame->repeat_pict * (frame_delay * 0.5);
is->video_clock += frame_delay;
return pts;
}
Вычисление PTS с помощью queue_picture:
// Did we get a video frame?
if(frameFinished) {
pts = synchronize_video(is, pFrame, pts);
if(queue_picture(is, pFrame, pts) < 0) {
break;
}
}
typedef struct VideoPicture {
...
double pts;
}
int queue_picture(VideoState *is, AVFrame *pFrame, double pts) {
... stuff ...
if(vp->bmp) {
... convert picture ...
vp->pts = pts;
... alert queue ...
}
Мы получили картинку , теперь посмотрим на video refreshing function.
Рефреш делается через 80ms.
Для синхронизации аудио заведем audio clock ,
чтобы видео не отставало от звука и не забегало вперед.
Функция get_audio_clock дает нам audio clock.
Мы добавляем паузу к frame timer, сравниваем
и вычисляем время следующего рефреша :
void video_refresh_timer(void *userdata) {
VideoState *is = (VideoState *)userdata;
VideoPicture *vp;
double actual_delay, delay, sync_threshold, ref_clock, diff;
if(is->video_st) {
if(is->pictq_size == 0) {
schedule_refresh(is, 1);
} else {
vp = &is->pictq[is->pictq_rindex];
delay = vp->pts - is->frame_last_pts; /* the pts from last time */
if(delay <= 0 || delay >= 1.0) {
/* if incorrect delay, use previous one */
delay = is->frame_last_delay;
}
/* save for next time */
is->frame_last_delay = delay;
is->frame_last_pts = vp->pts;
/* update delay to sync to audio */
ref_clock = get_audio_clock(is);
diff = vp->pts - ref_clock;
/* Skip or repeat the frame. Take delay into account
FFPlay still doesn't "know if this is the best guess." */
sync_threshold = (delay > AV_SYNC_THRESHOLD) ? delay : AV_SYNC_THRESHOLD;
if(fabs(diff) < AV_NOSYNC_THRESHOLD) {
if(diff <= -sync_threshold) {
delay = 0;
} else if(diff >= sync_threshold) {
delay = 2 * delay;
}
}
is->frame_timer += delay;
/* computer the REAL delay */
actual_delay = is->frame_timer - (av_gettime() / 1000000.0);
if(actual_delay < 0.010) {
/* Really it should skip the picture instead */
actual_delay = 0.010;
}
schedule_refresh(is, (int)(actual_delay * 1000 + 0.5));
/* show the picture! */
video_display(is);
/* update queue for next picture! */
if(++is->pictq_rindex == VIDEO_PICTURE_QUEUE_SIZE) {
is->pictq_rindex = 0;
}
SDL_LockMutex(is->pictq_mutex);
is->pictq_size--;
SDL_CondSignal(is->pictq_cond);
SDL_UnlockMutex(is->pictq_mutex);
}
} else {
schedule_refresh(is, 100);
}
}
Синхронизация звука
Мы устанавливаем audio clock равный PTS :
/* if update, update the audio clock w/pts */
if(pkt->pts != AV_NOPTS_VALUE) {
is->audio_clock = av_q2d(is->audio_st->time_base)*pkt->pts;
}
/* Keep audio_clock up-to-date */
pts = is->audio_clock;
*pts_ptr = pts;
n = 2 * is->audio_st->codec->channels;
is->audio_clock += (double)data_size /
(double)(n * is->audio_st->codec->sample_rate);
Функция get_audio_clock :
double get_audio_clock(VideoState *is) {
double pts;
int hw_buf_size, bytes_per_sec, n;
pts = is->audio_clock; /* maintained in the audio thread */
hw_buf_size = is->audio_buf_size - is->audio_buf_index;
bytes_per_sec = 0;
n = is->audio_st->codec->channels * 2;
if(is->audio_st) {
bytes_per_sec = is->audio_st->codec->sample_rate * n;
}
if(bytes_per_sec) {
pts -= (double)hw_buf_size / bytes_per_sec;
}
return pts;
}
Компиляция :
gcc -o tutorial05 tutorial05.c -lavutil -lavformat -lavcodec -lz -lm`sdl-config --cflags --libs`
Tutorial 06:
Код - смотрите в ахиве : tutorial06.c
Синхронизация аудио
Реализуем синхронизацию audio к video с использованием внутреннего видео-таймера.
Видео-таймер - это разница во времени для текущего кадра.
Фактически он будет равен PTS текущего фрейма .
Текущее значение таймера будет равно
PTS_of_last_frame + (current_time - time_elapsed_since_PTS_value_was_set).
Оно похоже на то , что мы делали с помощью get_audio_clock.
Добавим в структуру
double video_current_pts и int64_t video_current_pts_time.
Изменение таймера будет происходить в функции video_refresh_timer :
void video_refresh_timer(void *userdata) {
/* ... */
if(is->video_st) {
if(is->pictq_size == 0) {
schedule_refresh(is, 1);
} else {
vp = &is->pictq[is->pictq_rindex];
is->video_current_pts = vp->pts;
is->video_current_pts_time = av_gettime();
Инициализация в stream_component_open:
is->video_current_pts_time = av_gettime();
Считывание:
double get_video_clock(VideoState *is) {
double delta;
delta = (av_gettime() - is->video_current_pts_time) / 1000000.0;
return is->video_current_pts + delta;
}
Напишем новую wrapper function, get_master_clock ,
которая проверяет переменную av_sync_type и вызывает get_audio_clock,
get_video_clock.
Можно использовать встроенный таймер get_external_clock:
enum {
AV_SYNC_AUDIO_MASTER,
AV_SYNC_VIDEO_MASTER,
AV_SYNC_EXTERNAL_MASTER,
};
#define DEFAULT_AV_SYNC_TYPE AV_SYNC_VIDEO_MASTER
double get_master_clock(VideoState *is) {
if(is->av_sync_type == AV_SYNC_VIDEO_MASTER) {
return get_video_clock(is);
} else if(is->av_sync_type == AV_SYNC_AUDIO_MASTER) {
return get_audio_clock(is);
} else {
return get_external_clock(is);
}
}
main() {
...
is->av_sync_type = DEFAULT_AV_SYNC_TYPE;
...
}
Синхронизация аудио к видео-таймеру :
мы сравниваем текущий фрейм с видео-таймером .
Выполняем функцию synchronize_audio для каждого audio samples.
Аудио-процесс выполняется гораздо чаще , нежели работа с видео-пакетами.
Нужно минимизировать количество вызовов функции synchronize_audio .
Первый вызов будет с интервалом в 40ms, следующий в 50ms, и т.д.
Введем фрактальный коэффициент c,
и суммируем разницу: diff_sum = new_diff + diff_sum*c.
Далее вычисляем avg_diff = diff_sum * (1-c).
Функция:
/* Add or subtract samples to get a better sync, return new
audio buffer size */
int synchronize_audio(VideoState *is, short *samples,
int samples_size, double pts) {
int n;
double ref_clock;
n = 2 * is->audio_st->codec->channels;
if(is->av_sync_type != AV_SYNC_AUDIO_MASTER) {
double diff, avg_diff;
int wanted_size, min_size, max_size, nb_samples;
ref_clock = get_master_clock(is);
diff = get_audio_clock(is) - ref_clock;
if(diff < AV_NOSYNC_THRESHOLD) {
// accumulate the diffs
is->audio_diff_cum = diff + is->audio_diff_avg_coef
* is->audio_diff_cum;
if(is->audio_diff_avg_count < AUDIO_DIFF_AVG_NB) {
is->audio_diff_avg_count++;
} else {
avg_diff = is->audio_diff_cum * (1.0 - is->audio_diff_avg_coef);
/* Shrinking/expanding buffer code.... */
}
} else {
/* difference is TOO big; reset diff stuff */
is->audio_diff_avg_count = 0;
is->audio_diff_cum = 0;
}
}
return samples_size;
}
Вычислим , сколько audio samples нам нужно добавить :
if(fabs(avg_diff) >= is->audio_diff_threshold) {
wanted_size = samples_size +
((int)(diff * is->audio_st->codec->sample_rate) * n);
min_size = samples_size * ((100 - SAMPLE_CORRECTION_PERCENT_MAX)
/ 100);
max_size = samples_size * ((100 + SAMPLE_CORRECTION_PERCENT_MAX)
/ 100);
if(wanted_size < min_size) {
wanted_size = min_size;
} else if (wanted_size > max_size) {
wanted_size = max_size;
}
audio_length * (sample_rate * # of channels * 2) - это число сэмплов в audio_length ,
измеряемых в секундах .
Коррекция числа сэмплов
Функция synchronize_audio возвращает размер сэмпла в байтах .
Размер сэмпла мы можем изменить на wanted_size.
if(wanted_size < samples_size) {
/* remove samples */
samples_size = wanted_size;
} else if(wanted_size > samples_size) {
uint8_t *samples_end, *q;
int nb;
/* add samples by copying final samples */
nb = (samples_size - wanted_size);
samples_end = (uint8_t *)samples + samples_size - n;
q = samples_end + n;
while(nb > 0) {
memcpy(q, samples_end, n);
q += n;
nb -= n;
}
samples_size = wanted_size;
}
Функция :
void audio_callback(void *userdata, Uint8 *stream, int len) {
VideoState *is = (VideoState *)userdata;
int len1, audio_size;
double pts;
while(len > 0) {
if(is->audio_buf_index >= is->audio_buf_size) {
/* We have already sent all our data; get more */
audio_size = audio_decode_frame(is, is->audio_buf, sizeof(is->audio_buf), &pts);
if(audio_size < 0) {
/* If error, output silence */
is->audio_buf_size = 1024;
memset(is->audio_buf, 0, is->audio_buf_size);
} else {
audio_size = synchronize_audio(is, (int16_t *)is->audio_buf,
audio_size, pts);
is->audio_buf_size = audio_size;
Мы вставили вызов synchronize_audio.
if(is->av_sync_type != AV_SYNC_VIDEO_MASTER) {
ref_clock = get_master_clock(is);
diff = vp->pts - ref_clock;
/* Skip or repeat the frame. Take delay into account
FFPlay still doesn't "know if this is the best guess." */
sync_threshold = (delay > AV_SYNC_THRESHOLD) ? delay :
AV_SYNC_THRESHOLD;
if(fabs(diff) < AV_NOSYNC_THRESHOLD) {
if(diff <= -sync_threshold) {
delay = 0;
} else if(diff >= sync_threshold) {
delay = 2 * delay;
}
}
}
Компиляция:
gcc -o tutorial06 tutorial06.c -lavutil -lavformat -lavcodec -lz -lm`sdl-config --cflags --libs`
Tutorial 07: Поиск
Код - смотрите в архиве : tutorial07.c
Для поиска мы воспользуемся функцией av_seek_frame
Реализуем "перемотку" вперед-назад в пределах от 10 до 60 секунд.
Вызов av_seek_frame будет происходить непосредственно
в главном цикле decode_thread .
Для поиска в главную структуру добавим поля :
int seek_req;
int seek_flags;
int64_t seek_pos;
Добавим обработку клавиатуры :
for(;;) {
double incr, pos;
SDL_WaitEvent(&event);
switch(event.type) {
case SDL_KEYDOWN:
switch(event.key.keysym.sym) {
case SDLK_LEFT:
incr = -10.0;
goto do_seek;
case SDLK_RIGHT:
incr = 10.0;
goto do_seek;
case SDLK_UP:
incr = 60.0;
goto do_seek;
case SDLK_DOWN:
incr = -60.0;
goto do_seek;
do_seek:
if(global_video_state) {
pos = get_master_clock(global_video_state);
pos += incr;
stream_seek(global_video_state,
(int64_t)(pos * AV_TIME_BASE), incr);
}
break;
default:
break;
}
break;
Используется событие SDL_KEYDOWN .
Новое время вычисляется с помощью функции get_master_clock .
Далее вызываем функцию stream_seek для установки seek_pos .
Полученное время конвертится в т.н. внутренний формат avcodec timestamp .
Позиция pos = 2 секундам будет соответствовать timestamp = 2000000.
Функция stream_seek :
void stream_seek(VideoState *is, int64_t pos, int rel) {
if(!is->seek_req) {
is->seek_pos = pos;
is->seek_flags = rel < 0 ? AVSEEK_FLAG_BACKWARD : 0;
is->seek_req = 1;
}
}
Функция av_seek_frame
берет в качестве параметров format context, stream, timestamp, а также набор флагов .
Поиск будет осуществляться по заданному timestamp .
timestamp - это time_base , который берется из stream , передаваемого в функцию.
if(is->seek_req) {
int stream_index= -1;
int64_t seek_target = is->seek_pos;
if (is->videoStream >= 0) stream_index = is->videoStream;
else if(is->audioStream >= 0) stream_index = is->audioStream;
if(stream_index>=0){
seek_target= av_rescale_q(seek_target, AV_TIME_BASE_Q,
pFormatCtx->streams[stream_index]->time_base);
}
if(av_seek_frame(is->pFormatCtx, stream_index,
seek_target, is->seek_flags) < 0) {
fprintf(stderr, "%s: error while seeking\n",
is->pFormatCtx->filename);
} else {
/* handle packet queues... more later... */
av_rescale_q(a,b,c) -
функция , переводящая timestamp из одного формата в другой
по формуле a*b/c .
AV_TIME_BASE_Q - фрактальная версия AV_TIME_BASE.
AV_TIME_BASE * time_in_seconds = avcodec_timestamp и
AV_TIME_BASE_Q * avcodec_timestamp = time_in_seconds
где AV_TIME_BASE_Q - это обьект AVRational .
Очистка буферов
avcodec имеет внутренние буфера , которые нужно очищать.
Напишем функцию для очистки очереди пакетов - packet queue.
В очередь ложится спец-пакет , при достижении которого все очищается :
static void packet_queue_flush(PacketQueue *q) {
AVPacketList *pkt, *pkt1;
SDL_LockMutex(q->mutex);
for(pkt = q->first_pkt; pkt != NULL; pkt = pkt1) {
pkt1 = pkt->next;
av_free_packet(&pkt->pkt);
av_freep(&pkt);
}
q->last_pkt = NULL;
q->first_pkt = NULL;
q->nb_packets = 0;
q->size = 0;
SDL_UnlockMutex(q->mutex);
}
Создадим спец-пакет :
AVPacket flush_pkt;
main() {
...
av_init_packet(&flush_pkt);
flush_pkt.data = "FLUSH";
...
}
Помещаем его в очередь :
} else {
if(is->audioStream >= 0) {
packet_queue_flush(&is->audioq);
packet_queue_put(&is->audioq, &flush_pkt);
}
if(is->videoStream >= 0) {
packet_queue_flush(&is->videoq);
packet_queue_put(&is->videoq, &flush_pkt);
}
}
is->seek_req = 0;
}
int packet_queue_put(PacketQueue *q, AVPacket *pkt) {
AVPacketList *pkt1;
if(pkt != &flush_pkt && av_dup_packet(pkt) < 0) {
return -1;
}
Делаем вызов avcodec_flush_buffers
сразу после packet_queue_get:
if(packet_queue_get(&is->audioq, pkt, 1) < 0) {
return -1;
}
if(packet->data == flush_pkt.data) {
avcodec_flush_buffers(is->audio_st->codec);
continue;
}
Компиляция :
gcc -o tutorial07 tutorial07.c -lavutil -lavformat -lavcodec -lz -lm`sdl-config --cflags --libs`
Tutorial 08: Масштабирование
Код - смотрите в архиве : tutorial08.c
libswscale
libswscale - библиотека интерфейсов для масштабирования картинками.
Вместо img_convert
мы будем использовать новый интерфейс.
Базовая функция называется sws_scale.
Вначале нужно проинициализировать обьект SwsContext.
Манипуляции с этим обьектом напоминают выражения SQL или regexp в Python.
Для подготовки context, используем функцию sws_getContext
, передаем в нее высоту и ширину , формат и т.д :
#include <ffmpeg/swscale.h> // include the header!
int queue_picture(VideoState *is, AVFrame *pFrame, double pts) {
static struct SwsContext *img_convert_ctx;
...
if(vp->bmp) {
SDL_LockYUVOverlay(vp->bmp);
dst_pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P;
/* point pict at the queue */
pict.data[0] = vp->bmp->pixels[0];
pict.data[1] = vp->bmp->pixels[2];
pict.data[2] = vp->bmp->pixels[1];
pict.linesize[0] = vp->bmp->pitches[0];
pict.linesize[1] = vp->bmp->pitches[2];
pict.linesize[2] = vp->bmp->pitches[1];
// Convert the image into YUV format that SDL uses
if(img_convert_ctx == NULL) {
int w = is->video_st->codec->width;
int h = is->video_st->codec->height;
img_convert_ctx = sws_getContext(w, h,
is->video_st->codec->pix_fmt,
w, h, dst_pix_fmt, SWS_BICUBIC,
NULL, NULL, NULL);
if(img_convert_ctx == NULL) {
fprintf(stderr, "Cannot initialize the conversion context!\n");
exit(1);
}
}
sws_scale(img_convert_ctx, pFrame->data,
pFrame->linesize, 0,
is->video_st->codec->height,
pict.data, pict.linesize);
Компиляция :
gcc -o tutorial08 tutorial08.c -lavutil -lavformat -lavcodec -lz -lm `sdl-config --cflags --libs`
Итак , мы написали видео-плеер , в котором менее 1000 строк на C .
|
Владимир | Спасибо за тутор, печально только, что он сильно устарел :( 2012-01-31 17:05:57 | |
|