1. 从基础谈起
先给出几个概念，以在后面的分析中方便理解
Container: 在音视频中的容器，一般指的是一种特定的文件格式，里面指明了所包含的音视频，字幕等相关信息
Stream: 这个词有些微妙，很多地方都用到，比如TCP，SVR4系统等，其实在音视频，你 可以理解为单纯的音频数据或者视频数据等
Frame: 这个概念不是很好明确的表示，指的是Stream中的一个数据单元，要真正对这个概念有所理解，可能需要看一些音视频编码解码的理论知识
Packet: 是Stream的raw数据
Codec: encoder + decoder
其实这些概念在在FFmpeg中都有很好的体现，我们在后续分析中会慢慢看到
2.解码的基本流程
我很懒，于是还是选择了从<An ffmpeg and SDL Tutorial>中的流程概述:
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
这就是解码的全过程，一眼看去，是不是感觉不过如此:),不过，事情有深有浅，从浅到深，然后从深回到浅可能才是一个有意思的过程，我们的故事，就从这里开始，展开来讲。
3.例子代码
在<An ffmpeg and SDL Tutorial 1>中，给出了一个阳春版的解码器，我们来仔细看看阳春后面的故事，为了方便讲述，我先贴出代码：
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libswscale/swscale.h>
#include <stdio.h>
// compatibility with newer API
#if LIBAVCODEC_VERSION_INT < AV_VERSION_INT(55,28,1)
#define av_frame_alloc avcodec_alloc_frame
#define av_frame_free avcodec_free_frame
#endif
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);
}
int main(int argc, char *argv[]) {
// Initalizing these to NULL prevents segfaults!
AVFormatContext *pFormatCtx = NULL;
int i, videoStream;
AVCodecContext *pCodecCtxOrig = NULL;
AVCodecContext *pCodecCtx = NULL;
AVCodec *pCodec = NULL;
AVFrame *pFrame = NULL;
AVFrame *pFrameRGB = NULL;
AVPacket packet;
int frameFinished;
int numBytes;
uint8_t *buffer = NULL;
struct SwsContext *sws_ctx = NULL;
if(argc < 2) {
printf("Please provide a movie file\n");
return -1;
}
// [1] Register all formats and codecs
av_register_all();
// [2] Open video file
if(avformat_open_input(&pFormatCtx, argv[1], NULL, NULL)!=0)
return -1; // Couldn't open file
// [3] Retrieve stream information
if(avformat_find_stream_info(pFormatCtx, NULL)<0)
return -1; // Couldn't find stream information
// Dump information about file onto standard error
av_dump_format(pFormatCtx, 0, argv[1], 0);
// Find the first video stream
videoStream=-1;
for(i=0; i<pFormatCtx->nb_streams; i++)
if(pFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type==AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
videoStream=i;
break;
}
if(videoStream==-1)
return -1; // Didn't find a video stream
// Get a pointer to the codec context for the video stream
pCodecCtxOrig=pFormatCtx->streams[videoStream]->codec;
// Find the decoder for the video stream
pCodec=avcodec_find_decoder(pCodecCtxOrig->codec_id);
if(pCodec==NULL) {
fprintf(stderr, "Unsupported codec!\n");
return -1; // Codec not found
}
// Copy context
pCodecCtx = avcodec_alloc_context3(pCodec);
if(avcodec_copy_context(pCodecCtx, pCodecCtxOrig) != 0) {
fprintf(stderr, "Couldn't copy codec context");
return -1; // Error copying codec context
}
// Open codec
if(avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec, NULL)<0)
return -1; // Could not open codec
// Allocate video frame
pFrame=av_frame_alloc();
// Allocate an AVFrame structure
pFrameRGB=av_frame_alloc();
if(pFrameRGB==NULL)
return -1;
// 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));
// 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);
// initialize SWS context for software scaling
sws_ctx = sws_getContext(pCodecCtx->width,
pCodecCtx->height,
pCodecCtx->pix_fmt,
pCodecCtx->width,
pCodecCtx->height,
PIX_FMT_RGB24,
SWS_BILINEAR,
NULL,
NULL,
NULL
);
// [4] Read frames and save first five frames to disk
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_video2(pCodecCtx, pFrame, &frameFinished, &packet);
// Did we get a video frame?
if(frameFinished) {
// Convert the image from its native format to RGB
sws_scale(sws_ctx, (uint8_t const * const *)pFrame->data,
pFrame->linesize, 0, pCodecCtx->height,
pFrameRGB->data, pFrameRGB->linesize);
// 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);
}
// Free the RGB image
av_free(buffer);
av_frame_free(&pFrameRGB);
// Free the YUV frame
av_frame_free(&pFrame);
// Close the codecs
avcodec_close(pCodecCtx);
avcodec_close(pCodecCtxOrig);
// Close the video file
avformat_close_input(&pFormatCtx);
return 0;
}
代码注释得很清楚，没什么过多需要讲解的，关于其中的什么YUV420，RGB，PPM等格式，如果不理解，麻烦还是google一下，也可以参考:http://barrypopy.cublog.cn/里面的相关文章其实这部分代码，很好了Demo了怎么样去抓屏功能的实现，但我们得去看看魔术师在后台的一些手法，而不只是简单的享受其表演。
4.背后的故事
真正的难度，其实就是上面的[1],[2],[3],[4],其他部分，都是数据结构之间的转换，如果你认真看代码的话，不难理解其他部分。
[1]：av_register_all
注册所有容器与codec
[2]：avformat_open_input
先说说里面的AVFormatContext *pFormatCtx结构，字面意思理解AVFormatContext就是关于AVFormat(其实就是我们上面说的Container格式)的所处的Context(场景)，自然是保存Container信息的总控结构了，后面你也可以看到，基本上所有的信息，都可以从它出发而获取到
我们来看看avformat_open_input()都做了些什么：
Paste_Image.png
这样看来，只是做了两件事情：
1). 侦测容器文件格式
实际上就是探测确定demuxer
av_probe_input_format3从first_iformat开始遍历注册的所有demuxer，以mkv为例：
AVInputFormat ff_matroska_demuxer = {
.name = "matroska,webm",
.long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Matroska / WebM"),
.extensions = "mkv,mk3d,mka,mks",
.priv_data_size = sizeof(MatroskaDemuxContext),
.read_probe = matroska_probe,
.read_header = matroska_read_header,
.read_packet = matroska_read_packet,
.read_close = matroska_read_close,
.read_seek = matroska_read_seek,
.mime_type = "audio/webm,audio/x-matroska,video/webm,video/x-matroska"
};
遍历调用相应的read_probe函数，最终确定容器格式( AVFormatContext的iformat )：
typedef struct AVFormatContext {
......
/**
* The input container format.
*
* Demuxing only, set by avformat_open_input().
*/
struct AVInputFormat *iformat;
......
}
2). 从容器文件获取Stream的信息
其实就是使用确定了的demuxer的方法分离出所有Stream的过程:
av_open_input_stream调用已确定demuxer的read_header函数以获取所有stream信息（AVFormatContext的streams）：
/**
* Number of elements in AVFormatContext.streams.
*
* Set by avformat_new_stream(), must not be modified by any other code.
*/
unsigned int nb_streams;
/**
* A list of all streams in the file. New streams are created with
* avformat_new_stream().
*
* - demuxing: streams are created by libavformat in avformat_open_input().
* If AVFMTCTX_NOHEADER is set in ctx_flags, then new streams may also
* appear in av_read_frame().
* - muxing: streams are created by the user before avformat_write_header().
*
* Freed by libavformat in avformat_free_context().
*/
AVStream **streams;
[3]: avformat_find_stream_info
进一步解析Stream的信息，比如根据上一步确定的enum AVCodecID codec_id，确定对应的const struct AVCodec *codec
[4]: av_read_frame, avcodec_decode_video2
先简单说一些ffmpeg方面的东西，从理论角度说过来，Packet可以包含frame的部分数据，但ffmpeg为了实现上的方便，使得对于视频来说，每个Packet至少包含一frame,对于音频也是相应处理，这是实现方面的考虑，而非协议要求.因此，在上面的代码实际上是这样的： 从文件中读取packet，从Packet中解码相应的frame; 从帧中解码; if(解码帧完成) do something();
我们来看看如何获取Packet,又如何从Packet中解码frame的。
av_read_frame
---> av_read_frame_internal
---> ff_read_packet
---> (AVInputFormat *) iformat->read_packet
avcodec_decode_video2
---> avctx->codec->decode (调用指定Codec的解码函数)
因此，从上面的过程可以看到，实际上分为了两部分：
一部分是解复用(demuxer):av_read_frame();
然后是解码(decode): avcodec_decode_video2()
5.后面该做些什么
结合这部分和转贴的ffmepg框架的文章，应该可以基本打通解码的流程了，后面的问题则是针对具体容器格式和具体编码解码器的分析，后面我们继续参考：
[1]. <An ffmpeg and SDL Tutorial>
http://dranger.com/ffmpeg/tutorial01.html
[2]. <FFMpeg框架代码阅读>
http://blog.csdn.net/wstarx/archive/2007/04/20/1572393.aspx
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