Android 利用 FFmpeg 解码音视频数据
Android 利用 FFmpeg 解码音视频数据
FFMpeg解码流程图解
FFMpeg解码代码流程
以下的音频解码的代码实现流程对应于上面的解码图解流程(视频的解码流程跟音频类似)
FFMpeg的处理流程
结合上面的流程得到以下的流程:
得到输入文件 -> 解封格式 -> 得到编码的数据包 -> 解码数据包 -> 得到解码后的数据帧 ->
处理数据帧 -> 编码 -> 得到编码后的数据包 -> 封装格式 -> 输出文件
一、本节目标
继上节获取解封装的 AvPacket
数据包之后,我们知道 AvPacket
存储的都是编码后
的数据,因此我们需要将数据包进行解码
,从而得到原始的数据
,而 FFmpeg 使用 AvFrame
这个数据结构来存储解码后的数据。
对于解码后的数据:
- 视频原始数据一般是用
yuv
表示。 - 音频原始数据一般用
pcm
表示。
而在开始之前,我们还是来回顾一下 FFmpeg 处理流的整个过程。
FFmeg 处理流程如下:
- 1、得到输入流,打开输入流
- 2、解封装格式->得到编码数据包 AvPacket
- 3、解码数据包->得到解码的原始数据 AvFrame
- 4、处理数据->例如滤镜处理,重采样,像素格式转化等
- 5、编码原始数据->得到编码后的数据
- 6、封装格式
- 7、得到输出文件
根据本节目标,我们可以知道,我们重点要了解的就是第 3 步
,解码数据包得到 AvFrame
数据。
二、解码音视频的步骤
2.1、 获取解码器
- 0、注册编解码器
avcodec_register_all();
- 1、 获取解码器
AVCodec
因为音频和视频的解码器
AVCodec
是不一样的,而在 FFmpeg 中每一个解码器都会对应的一个codec_id
,我们可以通过这个 id 就可以获取对应的解码器了。当前除了通过codec_id
获取之外,也可以通过name
来获取,目前先不考虑这种方式。
下面来看一下如何获取:
//得到视音频解码器
AVCodec *audioCodec = avcodec_find_decoder(
avFormatContext->streams[audioIndex]->codecpar->codec_id);
//得到视频解码器
AVCodec *vedioCodec = avcodec_find_decoder(
avFormatContext->streams[videoIndex]->codecpar->codec_id);
- 2、分配解码器上下文空间
AVCodecContext
创建
AVCodecContext
空间
AVCodecContext *ac = avcodec_alloc_context3(audioCodec);
AVCodecContext *vc = avcodec_alloc_context3(vedioCodec);
- 3、初始化解码器上下文
将
AVCodecParameters
的参数赋值给AVCodecContext
。
ret = avcodec_parameters_to_context(ac, avFormatContext->streams[audioIndex]->codecpar);
if (ret < 0) {
LOGE("avcodec_parameters_to_context audio failed...")
return;
}
ret = avcodec_parameters_to_context(vc, avFormatContext->streams[videoIndex]->codecpar);
if (ret < 0) {
LOGE("avcodec_parameters_to_context vedio failed...")
return;
}
- 4、打开解码器
使用
AVCodec
初始化AVCodecContext
//打开解码器
ret = avcodec_open2(ac, audioCodec, 0);
if (ret != 0) {
LOGE("avcodec_open2 audioCodec failed ...");
return;
}
ret = avcodec_open2(vc, vedieCodec, 0);
if (ret != 0) {
LOGE("avcodec_open2 vedieCodec failed ...");
return;
}
2.2、开始解码流程
准备好解码器以及解码器上下文就可以开始解码流程了。在上一节中,我们已经通过
av_read_frame
解封装获取到对应的编码数据包AvPacket
,下面我们要做的是解码这个数据包。
还是列一下操作步骤:
- 0、
av_read_frame
得到解封装后的 AvPacket 。 - 1、
avcodec_send_packet
将 AvPacket 送入解码队列。 - 2、
avcodec_receive_frame
得到解码后的 AvFrame 数据。注意:在avcodec_send_packet
之后,可能有多个 AvFrame 可以读取,因此在读取时需要循环读取。
//临时存储的解码器上下文
AVCodecContext *cc = NULL;
//视频解码器
AVCodecContext *vc = NULL;
//视频解码器
AVCodecContext *ac = NULL;
//得到解码器并初始化解码器上下文
...
//开始解码
for(;;){
//得到解封装后的 AvPacket
ret = av_read_frame(avFormatContext, pkt);
if(ret!=0){
continue;
}
if(pkt->stream_index == audioIndex){//当前解码音频数据
cc = ac;
}else if(pkt->stream_index == videoIndex){//当前解码视频帧
cc = vc;
}
//将 AvPacket 送入给解码队列
ret = avcodec_send_packet(cc, pkt);
//得到解码后的 AvFrame 数据
//发送一个 avpacket 之后可能可以收到多个 avframe
for(;;){
ret = avcodec_receive_frame(cc, avFrame);
if (ret != 0) {
break;
}
//TODO 在这里可以处理解码后的数据拉,例如滤镜操作,像素格式转化,重采样等。
}
}
//释放资源
avcodec_free_context(&ac);
avcodec_free_context(&vc);
注意:
-
在
avcodec_send_packet
与avcodec_receive_frame
应该是异步操作的,avcodec_send_packet
会将AvPacket
放入到缓存队列中去解码,avcodec_receive_frame
初次被调用时因为异步的原因可能没有获取到,也有可能可以获取多个AvFrame
,主要还是依赖解码的速度,因此通过循环去调用avcodec_receive_frame
是比较妥当的做法。接下来,对照着上面的流程,使用代码来实现 FFmpeg 的解码流程。
3.1 开启线程
- 调用 prepared() 方法,开启线程。
- 在 callbackDecode 中执行
decodeFFmpegThread
方法。
extern "C" JNIEXPORT void JNICALL Java_com_example_audioplayer_player_AudioPlayer__1prepare(JNIEnv *env, jobject instance, jstring source_) { const char *source = env->GetStringUTFChars(source_, 0); if (ffmpeg == NULL) { if (callJava == NULL) { callJava = new CallJava(env, jvm, &instance); } //自己定义的一个类,用于解码音频数据 ffmpeg = new FFmpeg(callJava, source); //1.调用准备方法 ffmpeg->prepare(); } } //2.准备方法 void FFmpeg::prepare() { pthread_create(&decodeThread, NULL, callbackDecode, this); } //构造方法 FFmpeg::FFmpeg(CallJava *callJava, const char *url) { this->callJava = callJava; this->url = url; } //3.线程执行体 void *callbackDecode(void *data) { FFmpeg *ffmpeg = (FFmpeg *) data; ffmpeg->decodeFFmpegThread(); pthread_exit(&ffmpeg->decodeThread); }
接下来,解码流程会在
decodeFFmpegThread
方法中执行。3.2 准备阶段
下面是
decodeFFmpegThread
方法的内容:- 注册
//注册 av_register_all(); avformat_network_init();
- 打开文件或网络流
avFormatContext = avformat_alloc_context(); if (avformat_open_input(&avFormatContext, url, NULL, NULL) != 0) { LOGE("avformat_open_input failed..."); return; }
- 获取流信息
if (avformat_find_stream_info(avFormatContext, NULL) < 0) { LOGE("avformat_find_stream_info failed..."); return; }
- 获取音频流
这里只解码音频,因此只需要找到
codec_type
为AVMEDIA_TYPE_AUDIO
流信息即可。for (int i = 0; i < avFormatContext->nb_streams; i++) { //找到对应的音频流信息 if (avFormatContext->streams[i]->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) { if (audioInfo == NULL) { //创建 AudioInfo 保存音频相关信息 audioInfo = new AudioInfo(); audioInfo->streamIndex = i; audioInfo->avCodecParameters = avFormatContext->streams[i]->codecpar; break; } } }
- 根据 AVCodecID 获取解码器
const AVCodec *avCodec = avcodec_find_decoder(audioInfo->avCodecParameters->codec_id); if (!avCodec) { LOGE("avcodec_find_decoder failed..."); return; }
- 利用解码器创建解码器上下文
audioInfo->avCodecContext = avcodec_alloc_context3(avCodec); if (!audioInfo->avCodecContext) { LOGE("avcodec_alloc_context3 failed..."); return; } if (avcodec_parameters_to_context(audioInfo->avCodecContext, audioInfo->avCodecParameters) < 0) { LOGE("avcodec_parameters_to_context failed..."); return; }
- 打开解码器
至此,打开解码器之后,音频准备工作已经完成,接下来就可以解析每一个
AvPacket
数据了if (avcodec_open2(audioInfo->avCodecContext, avCodec, 0) != 0) { LOGE("avcodec_open2 failed..."); return; }
3.3 解码 AvPacket 阶段
解码
AvPacket
阶段就是解码每一帧音频数据,AvPacket
存放了每一帧的音频数据。AVPacket *avPacket = av_packet_alloc(); av_read_frame(avFormatContext, avPacket)
下面这个写一个
start()
函数,负责解码音频数据。void FFmpeg::start() { //判断 if (audioInfo == NULL) { LOGE("start failed audio info is null.") return; } int count = 0; //死循环判断 while (1) { AVPacket *avPacket = av_packet_alloc(); if (av_read_frame(avFormatContext, avPacket) == 0) { if (avPacket->stream_index == audioInfo->streamIndex) { count++; LOGD("当前解码第%d帧", count); av_packet_free(&avPacket); av_free(avPacket); } else { av_packet_free(&avPacket); av_free(avPacket); } } else { LOGD("解码完成,总共解码%d帧", count); av_packet_free(&avPacket); av_free(avPacket); break; } } }
示例
示例
11-25 22:45:52.752 27636-27868/example.com.jniexample I/MainActivity: onPrepared 11-25 22:45:52.754 27636-27870/example.com.jniexample D/liaoweijian: 当前解码第1帧 11-25 22:45:52.754 27636-27870/example.com.jniexample D/liaoweijian: 当前解码第2帧 11-25 22:45:52.754 27636-27870/example.com.jniexample D/liaoweijian: 当前解码第3帧 11-25 22:45:52.754 27636-27870/example.com.jniexample D/liaoweijian: 当前解码第4帧 11-25 22:45:52.754 27636-27870/example.com.jniexample D/liaoweijian: 当前解码第5帧 11-25 22:45:52.754 27636-27870/example.com.jniexample D/liaoweijian: 当前解码第6帧 11-25 22:45:52.754 27636-27870/example.com.jniexample D/liaoweijian: 当前解码第7帧 ... 11-25 22:45:57.530 27636-27870/example.com.jniexample D/liaoweijian: 当前解码第8403帧 11-25 22:45:57.530 27636-27870/example.com.jniexample D/liaoweijian: 当前解码第8404帧 11-25 22:45:57.530 27636-27870/example.com.jniexample D/liaoweijian: 解码完成,总共解码8404帧
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