FFMPEG 视音频编解码零基础学习

0. 背景知识

本章主要介绍一下FFMPEG都用在了哪里(在这里仅列几个我所知的,其实远比这个多)。说白了就是为了说明:FFMPEG是非常重要的。

使用FFMPEG作为内核视频播放器:

Mplayer,ffplay,射手播放器,暴风影音,KMPlayer,QQ影音...

使用FFMPEG作为内核的Directshow Filter:

ffdshow,lav filters...

使用FFMPEG作为内核的转码工具:

ffmpeg,格式工厂...

事实上,FFMPEG的视音频编解码功能确实太强大了,几乎囊括了现存所有的视音频编码标准,因此只要做视音频开发,几乎离不开它。

1. ffmpeg程序的使用(ffmpeg.exe,ffplay.exe,ffprobe.exe)

本章主要介绍一下ffmpeg工程包含的三个exe的使用方法。

ffmpeg的官方网站是:http://ffmpeg.org/

编译好的windows可用版本的下载地址(官网中可以连接到这个网站,和官方网站保持同步): http://ffmpeg.zeranoe.com/builds/

该网站中的FFMPEG分为3个版本:Static,Shared,Dev。

前两个版本可以直接在命令行中使用,他们的区别在于:Static里面只有3个应用程序:ffmpeg.exe,ffplay.exe,ffprobe.exe,每个exe的体积都很大,相关的Dll已经被编译到exe里面去了。Shared里面除了3个应用程序:ffmpeg.exe,ffplay.exe,ffprobe.exe之外,还有一些Dll,比如说avcodec-54.dll之类的。Shared里面的exe体积很小,他们在运行的时候,到相应的Dll中调用功能。

Dev版本是用于开发的,里面包含了库文件xxx.lib以及头文件xxx.h,这个版本不包含exe文件。

打开系统命令行接面,切换到ffmpeg所在的目录,就可以使用这3个应用程序了。

1.1 ffmpeg.exe

ffmpeg是用于转码的应用程序。

一个简单的转码命令可以这样写:

将input.avi转码成output.ts,并设置视频的码率为640kbps

[plain] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片

  1. ffmpeg -i input.avi -b:v 640k output.ts  

具体的使用方法可以参考: ffmpeg参数中文详细解释

详细的使用说明(英文):http://ffmpeg.org/ffmpeg.html

1.2 ffplay.exe

ffplay是用于播放的应用程序。

一个简单的播放命令可以这样写:

播放test.avi

[plain] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片

  1. ffplay test.avi  

具体的使用方法可以参考:ffplay的快捷键以及选项

详细的使用说明(英文):http://ffmpeg.org/ffplay.html

1.3 ffprobe.exe

ffprobe是用于查看文件格式的应用程序。

这个就不多介绍了。

详细的使用说明(英文):http://ffmpeg.org/ffprobe.html

2. ffmpeg库的使用:视频播放器

本章开始介绍使用ffmpeg的库进行开发。

2.1 ffmpeg库的配置

http://ffmpeg.zeranoe.com/builds/网站上

1.下载Dev版本,里面包含了ffmpeg的xxx.h头文件以及xxx.lib库文件。

2.下载Shared版本,里面包含了ffmpeg的dll文件。

3.将这两部分文件拷贝到VC工程下面就可以了

注:可能会出现问题,参见:FFMPEG 库移植到 VC 需要的步骤

如果不想自己手动配置,可以下载已经配置好的工程:最简单的基于FFMPEG+SDL的视频播放器

2.2 最简单的视频播放器

学习文章《100行代码实现最简单的基于FFMPEG+SDL的视频播放器》中的代码,这是ffmpeg做视频播放器最简单的代码了,是我自己精简出来的,已经不能再简化了,每一行都很重要。

原版是基于SDL1.2的视频播放器,后来更新了基于SDL2.0的最简单的视频播放器:最简单的基于FFMPEG+SDL的视频播放器 ver2 (采用SDL2.0)

上述播放器使用libavformat和libavcodec两个类库完成了视频的解码工作。实际上解码工作只需要libavcodec就可以了。因此更新了一个“纯净”的解码器。该解码器只使用libavcodec完成解码工作: 最简单的基于FFmpeg的解码器-纯净版(不包含libavformat)

ffmpeg的函数介绍:ffmpeg函数介绍

注1:播放视频或音频数据的时候会用到SDL。有关SDL可以参考:SDL介绍

         SDL参考文档:SDL GUIDE 中文译本

注2:如果想查看解码后的数据,需要用到 YUV播放器:YUV播放器源代码YUV Player Deluxe都可以

2.3 相关结构体的研究

ffmpeg的结构体之间的关系参考文章:FFMPEG中最关键的结构体之间的关系

结构体中每个变量的分析,参考文章:

_FFMPEG结构体分析:AVFrame
_

_FFMPEG结构体分析:AVFormatContext
_

_FFMPEG结构体分析:AVCodecContext
_

_FFMPEG结构体分析:AVIOContext
_

_FFMPEG结构体分析:AVCodec
_

FFMPEG结构体分析:AVStream
FFMPEG结构体分析:AVPacket

3. ffmpeg库的使用:音频播放器

3.1 最简单的音频播放器

学习文章《最简单的基于FFMPEG+SDL的音频播放器》 中的代码,和最简单的视频播放器一样,这是最简单的音频播放器,每一行代码都很重要。

原版是基于SDL1.2的音频播放器,后来更新了一个基于SDL2.0的最简单的音频播放器:最简单的基于FFMPEG+SDL的音频播放器 ver2 (采用SDL2.0)

注:如果想要查看解码后的数据(PCM数据),需要用到Audition。

4. ffmpeg库的使用:一个真正的播放器——ffplay

4.1 真正的播放器

ffplay流程图如文章《FFplay源代码分析:整体流程图》 所示。ffplay代码比较复杂,但是其核心代码和《100行代码实现最简单的基于FFMPEG+SDL的视频播放器》 是一样的。可以两个工程结合着学习。

ffplay代码简介资料:如何用FFmpeg编写一个简单播放器

ffplay使用说明:ffplay的快捷键以及选项

ffplay已经移植到VC下的工程:ffplay_vc2005(别人做的,质量很不错)

ffplay移植到MFC下的工程,包含了简单的图形界面和一些控制按钮:ffplay播放器移植VC的工程:ffplay for MFC

上述软件的代码简介:ffplay for mfc 代码备忘

ffplay.c函数结构简单分析:ffplay.c函数结构简单分析(画图)

5. ffmpeg库的使用:编码

5.1 编码

ffmpeg编码我自己研究的不是很多,可以参考文章 :使用FFmpeg类库实现YUV视频序列编码为视频

上面那篇文章是用的类库比较旧,新版类库的的使用可以参考下面几篇文章。

图像的编码可以参考:最简单的基于FFMPEG的图像编码器(YUV编码为JPEG)

音频的编码可以参考:最简单的基于FFMPEG的音频编码器(PCM编码为AAC)

视频的编码可以参考:最简单的基于FFMPEG的视频编码器(YUV编码为H.264)

HEVC(H.265)视频编码可以参考:最简单的基于FFmpeg的视频编码器-更新版(YUV编码为HEVC(H.265))

上述编码器使用libavformat和libavcodec两个类库完成了视频的编码工作。实际上编码工作只需要libavcodec就可以了。因此更新了一个“纯净”的编码器。该编码器只使用libavcodec完成编码工作: 最简单的基于FFmpeg的编码器-纯净版(不包含libavformat)

5.2 转码

转码实际上是先解码然后编码。

不进行转码,只进行封装格式转换的程序可参考:最简单的基于FFMPEG的封装格式转换器(无编解码)

转码程序可参考:最简单的基于FFMPEG的转码程序

比较复杂的转码程序可以参考ffmpeg.c,它移植到MFC下的工程:ffmpeg转码器移植VC的工程:ffmpeg for MFC

ffmpeg.c函数结构简单分析:ffmpeg.c函数结构简单分析(画图)

6. ffmpeg源代码分析

通晓了ffmpeg库的使用以后,可以看一下ffmpeg的源代码。注意ffmpeg的源代码只有在linux下才能编译,在windows下可以使用MinGW进行编译。推荐使用Eclipse查看ffmpeg的源代码。

有一个很完整的ffmpeg源代码的分析文档:ffdoc

ffmpeg源代码分析文章列表如下。

库函数分析:

图解FFMPEG打开媒体的函数avformat_open_input

ffmpeg 源代码简单分析 : av_register_all()

ffmpeg 源代码简单分析 : avcodec_register_all()

ffmpeg 源代码简单分析 : av_read_frame()
ffmpeg 源代码简单分析 : avcodec_decode_video2()
FFMPEG源码分析:avformat_open_input()(媒体打开函数)

ffmpeg.exe源代码分析:

ffmpeg源码分析:transcode_init()函数
ffmpeg源码分析:transcode()函数

7.FFmpeg其它几个类库的使用

7.1.libavfilter(加特效)

AVFilter可以给视音频添加各种滤镜效果。有一个简单的例子,是给视频添加水印:

最简单的基于FFmpeg的AVfilter例子(水印叠加)

7.2.libavdevice(读设备)

AVDevice可以读取电脑的多媒体设备的数据,或者输出数据到指定的多媒体设备上。

直接使用ffmpeg.exe命令行工具的文章:FFmpeg获取DirectShow设备数据(摄像头,录屏)

编程方面做了2个有关的例子:

读取摄像头:最简单的基于FFmpeg的AVDevice例子(读取摄像头)

屏幕录制:最简单的基于FFmpeg的AVDevice例子(屏幕录制)

7.3.libswscale(图像拉伸,像素格式转换)

Swscale类库可以转换像素数据的格式,同时可以拉伸图像的大小。

libswscale的使用示例: 最简单的基于FFmpeg的libswscale的示例(YUV转RGB)

此外,这个示例还附带了一个程序,用于生成测试图片: 最简单的基于FFmpeg的libswscale的示例附件:测试图片生成工具

8.FFmpeg封装格式的处理

使用FFmpeg进行封装格式的处理,主要是通过AVFormat完成。有关封装格式的处理,做了3个例子:

封装格式转换器:最简单的基于FFMPEG的封装格式转换器(无编解码)

视音频分离器简化版(demuxer-simple):最简单的基于FFmpeg的封装格式处理:视音频分离器简化版(demuxer-simple)

视音频分离器(demuxer):最简单的基于FFmpeg的封装格式处理:视音频分离器(demuxer)

视音频复用器(muxer):最简单的基于FFmpeg的封装格式处理:视音频复用器(muxer)

9.FFmpeg流媒体方面的应用

使用FFmpeg进行流媒体方面的应用,主要是流媒体的发送和接收。

直接使用ffmpeg.exe命令行工具的文章:

FFmpeg发送流媒体的命令(UDP,RTP,RTMP)

编程方面做了一个例子:

基于FFmpeg的推流器:最简单的基于FFmpeg的推流器(以推送RTMP为例)

10.FFmpeg的其他杂项

使用FFmpeg读写内存(而非文件)的例子:

内存播放器:最简单的基于FFmpeg的内存读写的例子:内存播放器

内存转码器:最简单的基于FFmpeg的内存读写的例子:内存转码器

11. ffmpeg相关工程的学习

学习完成ffmpeg,还可以了解一下基于ffmpeg的相关的多媒体开源工程,在这里推荐以下几个:

11.1 ffdshow

ffdshow是基于ffmpeg的解码器类库libavcodec的DirectShow Filter。广泛安装在PC上。

有关ffdshow的源代码分析文章(更新中):

_ffdshow 源代码分析1 : 整体结构
ffdshow 源代码分析 2: 位图覆盖滤镜(对话框部分Dialog)
_

ffdshow 源代码分析 3: 位图覆盖滤镜(设置部分Settings)
ffdshow 源代码分析 4: 位图覆盖滤镜(滤镜部分Filter)
ffdshow 源代码分析 5: 位图覆盖滤镜(总结)
ffdshow 源代码分析 6: 对解码器的dll的封装(libavcodec)
ffdshow 源代码分析 7: libavcodec视频解码器类(TvideoCodecLibavcodec)
ffdshow 源代码分析 8: 视频解码器类(TvideoCodecDec)
ffdshow 源代码分析 9: 编解码器有关类的总结

11.2 LAV filters

LAV Filter是基于ffmpeg的解码器类库libavcodec,以及解封装器类库libavformat的DirectShow Filter。广泛安装在PC上。

有关LAV Filter的源代码分析文章:

LAV Filter 源代码分析 1: 总体结构

LAV Filter 源代码分析 2: LAV Splitter

LAV Filter 源代码分析 3: LAV Video (1)

LAV Filter 源代码分析 4: LAV Video (2)

11.3 Mplayer

Mplayer是Linux下使用最广泛的播放器,也有Windows版本的。其中使用了ffmpeg。

有关Mplayer的源代码分析文章:

MPlayer源代码分析

11.4 Media Player Classic - HC

现在广为使用很多播放器都是构建于Media Player Classic - HC的基础之上的。

有关Media Player Classic - HC的源代码分析文章:

Media Player Classic - HC 源代码分析 1:整体结构
Media Player Classic - HC 源代码分析 2:核心类 (CMainFrame)(1)
Media Player Classic - HC 源代码分析 3:核心类 (CMainFrame)(2)
Media Player Classic - HC 源代码分析 4:核心类 (CMainFrame)(3)
Media Player Classic - HC 源代码分析 5:关于对话框 (CAboutDlg)
Media Player Classic - HC 源代码分析 6:MediaInfo选项卡 (CPPageFileMediaInfo)
Media Player Classic - HC 源代码分析 7:详细信息选项卡(CPPageFileInfoDetails)

11.5 XBMC

XBMC是一个优秀的自由和开源的(GPL)媒体中心软件。

有关XBMC源代码分析文章:

XBMC源代码分析 1:整体结构以及编译方法

XBMC源代码分析 2:Addons(皮肤Skin)

XBMC源代码分析 3:核心部分(core)-综述

XBMC源代码分析 4:视频播放器(dvdplayer)-解码器(以ffmpeg为例)

XBMC源代码简析 5:视频播放器(dvdplayer)-解复用器(以ffmpeg为例)

XBMC源代码分析 6:视频播放器(dvdplayer)-文件头(以ffmpeg为例)

XBMC源代码分析 7:视频播放器(dvdplayer)-输入流(以libRTMP为例)

(完)
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