美文网首页iOS 技术文集音视频
iOS利用FFmpeg解码音频数据并播放

iOS利用FFmpeg解码音频数据并播放

作者: 小东邪啊 | 来源:发表于2019-06-30 17:11 被阅读0次

    需求

    利用FFmepg解析并解码音频流数据,然后将解码后的音频数据送给Audio Queue以实现播放.


    实现原理

    利用FFmpeg解析音频数据流, 利用FFmpeg解码音频数据为PCM格式. 利用Audio Queue Player实现音频数据播放.


    阅读前提


    代码地址 : Audio Decoder

    掘金地址 : Audio Decoder

    简书地址 : Audio Decoder

    博客地址 : Audio Decoder


    总体架构

    本例以一个苹果原生相机录制的.MOV文件为例, 将该文件使用FFmpeg解析并解码,将解码后的数据放入传输队列中,然后开启audio queue player, 播放器在回调函数中轮循取出队列中的数据实现播放.

    简易流程

    FFmpeg parse流程

    • 创建format context: avformat_alloc_context
    • 打开文件流: avformat_open_input
    • 寻找流信息: avformat_find_stream_info
    • 获取音视频流的索引值: formatContext->streams[i]->codecpar->codec_type == (isVideoStream ? AVMEDIA_TYPE_VIDEO : AVMEDIA_TYPE_AUDIO)
    • 获取音视频流: m_formatContext->streams[m_audioStreamIndex]
    • 解析音视频数据帧: av_read_frame

    FFmpeg解码流程

    • 从parse中的AVFormatContext获取音频流对象AVStream. m_formatContext->streams[m_audioStreamIndex];
    • 获取解码器上下文: formatContext->streams[audioStreamIndex]->codec
    • 获取解码器实例: avcodec_find_decoder(codecContext->codec_id)
    • 打开解码器: avcodec_open2
    • 初始化音频帧: AVFrame *av_frame_alloc(void);
    • 将数据发给解码器: int avcodec_send_packet(AVCodecContext *avctx, const AVPacket *avpkt)
    • 获取解码后的数据: int avcodec_receive_frame(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame);
    • 创建转码器: struct SwrContext *swr_alloc(void);
    • 设置转码器参数: swr_alloc_set_opts
    • 初始化转码器上下文: int swr_init(struct SwrContext *s)
    • 开始转码: int swr_convert(struct SwrContext *s, uint8_t **out, int out_count,const uint8_t **in , int in_count);
    • 获取转码后的data与size.

    文件结构

    file

    快速使用

    • 设置音频格式ASBD
        AudioStreamBasicDescription audioFormat = {
            .mSampleRate         = 48000,
            .mFormatID           = kAudioFormatLinearPCM,
            .mChannelsPerFrame   = 2,
            .mFormatFlags        = kLinearPCMFormatFlagIsSignedInteger | kLinearPCMFormatFlagIsPacked,
            .mBitsPerChannel     = 16,
            .mBytesPerPacket     = 4,
            .mBytesPerFrame      = 4,
            .mFramesPerPacket    = 1,
        };
    
    • 配置播放器
        [[XDXAudioQueuePlayer getInstance] configureAudioPlayerWithAudioFormat:&audioFormat bufferSize:kXDXBufferSize];
    
    • Parse并解码音频文件数据
    - (void)startDecode {
        NSString *path = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"test" ofType:@"MOV"];
        XDXAVParseHandler *parseHandler = [[XDXAVParseHandler alloc] initWithPath:path];
        XDXFFmpegAudioDecoder *decoder = [[XDXFFmpegAudioDecoder alloc] initWithFormatContext:[parseHandler getFormatContext] audioStreamIndex:[parseHandler getAudioStreamIndex]];
        decoder.delegate = self;
        [parseHandler startParseGetAVPackeWithCompletionHandler:^(BOOL isVideoFrame, BOOL isFinish, AVPacket packet) {
            if (isFinish) {
                [decoder stopDecoder];
                return;
            }
    
            if (!isVideoFrame) {
                [decoder startDecodeAudioDataWithAVPacket:packet];
            }
        }];
    }
    
    • 获取解码后数据并播放

    为了每次能够重新播放,这里需要标记当前是否为解码的第一帧数据,以重新启动播放器. 另一点是使用NSTimer等待音频数据放入队列再开始播放,因为audio queue是驱动播放模式,所以必须等音频数据放入传输队列再开始播放.

    #pragma mark - Decode Callback
    - (void)getDecodeAudioDataByFFmpeg:(void *)data size:(int)size isFirstFrame:(BOOL)isFirstFrame {
        if (isFirstFrame) {
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                // First put 3 frame audio data to work queue then start audio queue to read it to play.
                [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.01 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
                    
                    XDXCustomQueueProcess *audioBufferQueue = [XDXAudioQueuePlayer getInstance]->_audioBufferQueue;
                    int size = audioBufferQueue->GetQueueSize(audioBufferQueue->m_work_queue);
                    if (size > 3) {
                        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                            [[XDXAudioQueuePlayer getInstance] startAudioPlayer];
                        });
                        [timer invalidate];
                    }
                }];
            });
        }
        
        // Put audio data from audio file into audio data queue
        [self addBufferToWorkQueueWithAudioData:data size:size];
        
        // control rate
        usleep(16*1000);
    }
    
    

    具体实现

    1. 初始化解码器

    从Parse模块中可以获取当前文件对应FFmepg的上下文对象AVFormatContext.因此音频流解码器信息可以直接获取.

    • 获取音频流对象
    AVStream *audioStream = m_formatContext->streams[m_audioStreamIndex];
    
    • 获取解码器上下文对象
    - (AVCodecContext *)createAudioEncderWithFormatContext:(AVFormatContext *)formatContext stream:(AVStream *)stream audioStreamIndex:(int)audioStreamIndex {
        AVCodecContext *codecContext = formatContext->streams[audioStreamIndex]->codec;
        AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(codecContext->codec_id);
        if (!codec) {
            log4cplus_error(kModuleName, "%s: Not find audio codec",__func__);
            return NULL;
        }
    
        if (avcodec_open2(codecContext, codec, NULL) < 0) {
            log4cplus_error(kModuleName, "%s: Can't open audio codec",__func__);
            return NULL;
        }
    
        return codecContext;
    }
    
    • 初始化音频帧

    AVFrame 作为解码后原始的音视频数据的容器.AVFrame通常被分配一次然后多次重复(例如,单个AVFrame以保持从解码器接收的帧)。在这种情况下,av_frame_unref()将释放框架所持有的任何引用,并在再次重用之前将其重置为其原始的清理状态。

        // Get audio frame
        m_audioFrame = av_frame_alloc();
        if (!m_audioFrame) {
            log4cplus_error(kModuleName, "%s: alloc audio frame failed",__func__);
            avcodec_close(m_audioCodecContext);
        }
    

    2. 将原始数据发给解码器

    调用avcodec_send_packet将压缩数据发送给解码器.最后利用循环接收avcodec_receive_frame解码后的音视频数据.

        int result = avcodec_send_packet(audioCodecContext, &packet);
        if (result < 0) {
            log4cplus_error(kModuleName, "%s: Send audio data to decoder failed.",__func__);
        }
    

    3. 接收解码后的数据.

     result = avcodec_receive_frame(audioCodecContext, audioFrame);
    

    4. 将解码后的数据转码为iOS设备可播放的类型

     result = avcodec_receive_frame(audioCodecContext, audioFrame);
            while (0 == result) {
                struct SwrContext *au_convert_ctx = swr_alloc();
                au_convert_ctx = swr_alloc_set_opts(au_convert_ctx,
                                                    AV_CH_LAYOUT_STEREO,
                                                    AV_SAMPLE_FMT_S16,
                                                    48000,
                                                    audioCodecContext->channel_layout,
                                                    audioCodecContext->sample_fmt,
                                                    audioCodecContext->sample_rate,
                                                    0,
                                                    NULL);
                swr_init(au_convert_ctx);
                int out_linesize;
                int out_buffer_size = av_samples_get_buffer_size(&out_linesize,
                                                                 audioCodecContext->channels,
                                                                 audioCodecContext->frame_size,
                                                                 audioCodecContext->sample_fmt,
                                                                 1);
                
                uint8_t *out_buffer = (uint8_t *)av_malloc(out_buffer_size);
                // 解码
                swr_convert(au_convert_ctx, &out_buffer, out_linesize, (const uint8_t **)audioFrame->data , audioFrame->nb_samples);
                swr_free(&au_convert_ctx);
                au_convert_ctx = NULL;
                if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(getDecodeAudioDataByFFmpeg:size:isFirstFrame:)]) {
                    [self.delegate getDecodeAudioDataByFFmpeg:out_buffer size:out_linesize isFirstFrame:m_isFirstFrame];
                    m_isFirstFrame=NO;
                }
                
                av_free(out_buffer);
            }
            
            if (result != 0) {
                log4cplus_error(kModuleName, "%s: Decode finish.",__func__);
            }
    

    相关文章

      网友评论

        本文标题:iOS利用FFmpeg解码音频数据并播放

        本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/bcmbcctx.html