FFmepg入门：最简单的音视频转码工具
最近工作真的巨忙，上周给我忙晕了，好久没来更新FFmpeg的相关学习了，最近简单写一个视频的重编码工具；可以根据输入的宽高以及编码器输出到指定的文件中进行预览。接下来就进入正文吧。
0402更新音频重编码
补充：音频重编码步骤
大家好呀，好久没有更新了，最近研究了一下MAC的程序开发，发现真的剧难，想了想咱们这种菜鸡还是用SDL吧哈哈，swift真的不是我等人用的来的。
今天把音频重编码的步骤补上，代码融合在了视频重编码的代码中，可以看最后的源码部分。话不多说，我们直接开始。
1. 输入流准备
重要的一些实体，AVCodecContext. AVCodec, audio_stream
audio_stream = av_find_best_stream(formatCtx, AVMEDIA_TYPE_AUDIO, -1, -1, &acodec, 0);
acodeCtx = avcodec_alloc_context3(acodec);
avcodec_parameters_to_context(acodeCtx, formatCtx->streams[audio_stream]->codecpar);
acodec = avcodec_find_decoder(acodeCtx->codec_id);
if (avcodec_open2(acodeCtx, acodec, NULL) < 0) {
printf("打开解码器失败");
}
2. 输出流准备工作
编码器encoder
aoutput_codec = avcodec_find_encoder_by_name(acodec_name);
if (!aoutput_codec) {
printf("输入的编码器有误");
}
int open = avcodec_open2(aoutput_codeCtx, aoutput_codec, NULL);
if (open < 0){
printf("打开编码器有误: %s\n", av_err2str(open));
}
输出AVCodecContext
必须参数
- sample_rate 采样率
- sample_fmt 采样格式
- ch_layout 通道
- bit_rate 码率
aoutput_codeCtx = avcodec_alloc_context3(aoutput_codec);
aoutput_codeCtx->sample_rate = sample_rate;
aoutput_codeCtx->sample_fmt = aoutput_codec->sample_fmts[0];
av_channel_layout_copy(&aoutput_codeCtx->ch_layout, &acodeCtx->ch_layout);
aoutput_codeCtx->bit_rate = 192000;
输出AVStream
aoutput_stream = avformat_new_stream(output_formatCtx, aoutput_codec);
if (avcodec_parameters_from_context(aoutput_stream->codecpar, aoutput_codeCtx)) {
printf("输出codec上下文拷贝失败");
}
转化工具SwrContext
// 音频上下文格式转换
swr_alloc_set_opts2(&swr_ctx,
&aoutput_codeCtx->ch_layout, // 输出layout
aoutput_codeCtx->sample_fmt, // 输出格式
aoutput_codeCtx->sample_rate, // 输出采样率
&acodeCtx->ch_layout, // 输入layout
acodeCtx->sample_fmt, // 输入格式
acodeCtx->sample_rate, // 输入采样率
0, NULL);
swr_init(swr_ctx);
输出AVFrame
AVFrame* aoutput_frame = av_frame_alloc();
aoutput_frame->format = aoutput_codeCtx->sample_fmt;
aoutput_frame->ch_layout = aoutput_codeCtx->ch_layout;
aoutput_frame->sample_rate = aoutput_codeCtx->sample_rate;
aoutput_frame->nb_samples = aoutput_codeCtx->frame_size;
av_frame_get_buffer(aoutput_frame, 0);
3. 逐帧编码
if (packet.stream_index == audio_stream) {
/**
音频编解码操作
*/
int ret = avcodec_send_packet(acodeCtx, &packet);
if (ret < 0) {
printf("1packet resolve error!");
break;
}
while (!avcodec_receive_frame(acodeCtx, frame)) {
ret = swr_convert(swr_ctx,
aoutput_frame->data,
aoutput_frame->nb_samples,
(const uint8_t **)frame->data,
frame->nb_samples);
if (ret<0) {
printf("frame resolve error: %s\n", av_err2str(ret));
}
/**
送入编码器
*/
ret = avcodec_send_frame(aoutput_codeCtx, aoutput_frame);
if (ret < 0) {
printf("frame resolve error: %s\n", av_err2str(ret));
break;
}
while (!avcodec_receive_packet(aoutput_codeCtx, &packet)) {
packet.stream_index = aoutput_stream->index;
av_interleaved_write_frame(output_formatCtx, &packet);
av_packet_unref(&packet);
}
}
}
0402更新音频重编码
整体思路
- 解析输入的参数，-i 后面是输入的文件，-vc 指定视频编码器, -w 指定视频宽，-h 指定视频高，-o 输出文件名
- 对输入的文件进行解析，参考流程图，读出format上下文，codec上下文，编码器，以及帧率等基本参数
- 根据输入参数更新 输出编码器，输出帧大小
- 逐帧读取 解码后进行编码；
- 写入文件
我们将上述过程拆为三个部分进行讲解，然后看看每个部分都做了哪些工作；
1. 输入流准备
第一步就是准备输入流，我们结合流程图和代码讲解。
首先指定需要使用的参数
char* input_file = "/Users/chenhuaiyi/workspace/ffmpeg/files/恋爱.mp4";
char* codec_name = "libx264";
int width = 896;
int height = 414;
char* output_file = "/Users/chenhuaiyi/workspace/ffmpeg/files/恋爱_重编码.mp4";
接下来初始化一些上下文参数(这里我就不赘述了，学过前面的视频播放的同学对固定的哪些实体都很熟系了吧)
avFormatContext
// 1. 打开视频文件，获取格式上下文
if (avformat_open_input(&formatCtx, input_file, NULL, NULL) < 0) {
printf("打开文件%s失败", input_file);
}
video_stream
// 3. 找到对应的视频流
video_stream = av_find_best_stream(formatCtx, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, &codec, 0);
if (video_stream == -1) {
printf("该文件没有视频流");
}
avCodecContext
// 4. 将视频流编码参数写入上下文
codeCtx = avcodec_alloc_context3(codec);
avcodec_parameters_to_context(codeCtx, formatCtx->streams[video_stream]->codecpar);
avcodec
// 5. 查找流的解码器
codec = avcodec_find_decoder(codeCtx->codec_id);
// 6. 打开流的解码器
if (avcodec_open2(codeCtx, codec, NULL) < 0) {
printf("打开解码器失败");
}
2. 输出流准备
输出流可能相比较比较陌生，实际上和输入流准备是一个相反的过程。
输入formatContext ---- 输出formatContext
输入avcodecContext ---- 输出avcodecContext
输入stream ---- 输出stream
输入解码器avcodec — 输出编码器codec
另外，还要加一个设置AVIOContext的过程。
avcodec输出编码器
output_codec = avcodec_find_encoder_by_name(codec_name);
if (!output_codec) {
printf("输入的编码器有误");
}
avcodecContext输出上下文
这里我说一下，这下面的参数一开始的时候我也不清楚需要设置哪些，也是看资料和尝试试出来的。
这下面几个应该是必须设置的
width和height：不必多说，这个是视频的大小
pix_fmt：帧格式
time_base：时间基，这个非常重要，关系到后续pts和dts
bit_rate：码率，没有码率就不知道怎么传输
framerate：帧率，帧率就是和视频播放速度挂钩，本质上和time_base就是一个东西
// 2. 输出codec上下文
output_codeCtx = avcodec_alloc_context3(output_codec);
// 3. 输出参数设置(宽，高，格式，帧率)
output_codeCtx->width = width;
output_codeCtx->height = height;
output_codeCtx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
output_codeCtx->time_base = av_inv_q(formatCtx->streams[video_stream]->avg_frame_rate);
output_codeCtx->bit_rate = 400000;
output_codeCtx->framerate = formatCtx->streams[video_stream]->r_frame_rate;;
// output_codeCtx->max_b_frames= 1;
// output_codeCtx->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
打开编码器
// 4. 打开编码器
if (avcodec_open2(output_codeCtx, output_codec, NULL) < 0){
printf("打开编码器有误");
}
输出 output avformatContext
// 5. 设置输出formatCtx
avformat_alloc_output_context2(&output_formatCtx, NULL, NULL, output_file);
输出stream
// 5. 添加输出流到format codec上下文
output_stream = avformat_new_stream(output_formatCtx, output_codec);
// 6. 设置流信息
if (avcodec_parameters_from_context(output_stream->codecpar, output_codeCtx)) {
printf("输出codec上下文拷贝失败");
}
AVIOContext
这个实体有点陌生
看原码注解：大概就是在复用过程中，要执行一下，确保正确写入文件头
muxing: set by the user before avformat_write_header().
The caller must take care of closing / freeing the IO context.
// 7. 设置IO
if (!(output_formatCtx->oformat->flags & AVFMT_NOFILE)) {
if (avio_open(&output_formatCtx->pb, output_file, AVIO_FLAG_WRITE) < 0) {
fprintf(stderr, "Could not open output file '%s'\n", output_file);
}
}
写入文件头
// 8. 写入文件头
if (avformat_write_header(output_formatCtx, NULL) < 0) {
fprintf(stderr, "Error occurred when opening output file\n");
}
3. 编解码转化
这个流程实际上非常简单。先明确两个事情
- 编码后、解码前的数据为packet
- 编码前、解码后的数据为frame
那么编解码转化就可以从下面五步组成了（详细见代码详情）
- 从input中取出packet: av_read_frame
- 将packet送入解码器: avcodec_send_packet
- 从解码器中获得解码后的frame: avcodec_receive_frame
- 格式转化：sws_scale
- 将frame送入编码器：avcodec_send_frame
- 从编码器中获取编码后的packet：avcodec_receive_packet
- 将packet写入output：av_interleaved_write_frame
4. 收尾工作
写入文件：
/**
写入文件
*/
av_write_trailer(output_formatCtx);
释放空间
源代码
//
// main.c
// decoder
// 音视频的编解码知识学习
//
// Created by chenhuaiyi on 2025/3/13.
//
#include <stdio.h>
// ffmpeg
#include "libavcodec/avcodec.h"
#include "libswresample/swresample.h"
#include "libavformat/avformat.h"
#include "libswscale/swscale.h"
#include "libavutil/imgutils.h"
#include "libavutil/time.h"
#include "libavutil/channel_layout.h"
// SDL
#include "SDL.h"
#include "SDL_thread.h"
int main(int argc, const char * argv[]) {
/**
功能：输入一个视频，并指定视频的编码的参数，以及输出的文件，最终生产新的文件
1. 解析输入的参数，-i 后面是输入的文件，-vc 指定视频编码器, -w 指定视频宽，-h 指定视频高，-o 输出文件名
2. 对输入的文件进行解析，参考流程图，读出format上下文，codec上下文，编码器，以及帧率等基本参数
3. 根据输入参数更新 输出编码器，输出帧大小
4. 逐帧读取 解码后进行编码；
5. 写入文件
*/
char* input_file = "/Users/chenhuaiyi/workspace/ffmpeg/files/恋爱.mp4";
char* output_file = "/Users/chenhuaiyi/workspace/ffmpeg/files/恋爱_重编码.mp4";
AVFormatContext* formatCtx = avformat_alloc_context();
AVFormatContext* output_formatCtx;
// 视频编码参数
char* codec_name = "libx264";
int width = 896;
int height = 414;
// 音频编码参数
char* acodec_name = "aac";
int sample_rate = 44100;
// 视频输入实体
AVCodecContext* codeCtx;
const AVCodec* codec;
int video_stream = -1;
// 视频输出实体
const AVCodec* output_codec;
AVCodecContext* output_codeCtx;
AVStream* output_stream;
struct SwsContext* sws_ctx;
// 音频输入实体
AVCodecContext* acodeCtx;
const AVCodec* acodec;
int audio_stream = -1;
// 音频输出实体
const AVCodec* aoutput_codec;
AVCodecContext* aoutput_codeCtx;
AVStream* aoutput_stream;
struct SwrContext* swr_ctx;
/** ------------------------ 输入流准备工作 ---------------------- **/
// 1. 打开视频文件，获取格式上下文
if (avformat_open_input(&formatCtx, input_file, NULL, NULL) < 0) {
printf("打开文件%s失败", input_file);
}
// 2. 对文件探测流信息
if (avformat_find_stream_info(formatCtx, NULL) < 0) {
printf("文件探测流信息失败");
}
// 3. 找到对应的视频流
video_stream = av_find_best_stream(formatCtx, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, &codec, 0);
audio_stream = av_find_best_stream(formatCtx, AVMEDIA_TYPE_AUDIO, -1, -1, &acodec, 0);
if (video_stream == -1 || audio_stream == -1) {
printf("该文件没有视频流");
}
// 4. 将视频&音频流编码参数写入上下文
codeCtx = avcodec_alloc_context3(codec);
avcodec_parameters_to_context(codeCtx, formatCtx->streams[video_stream]->codecpar);
acodeCtx = avcodec_alloc_context3(acodec);
avcodec_parameters_to_context(acodeCtx, formatCtx->streams[audio_stream]->codecpar);
// 5. 查找流的解码器
codec = avcodec_find_decoder(codeCtx->codec_id);
acodec = avcodec_find_decoder(acodeCtx->codec_id);
// 6. 打开流的解码器
if (avcodec_open2(codeCtx, codec, NULL) < 0) {
printf("打开解码器失败");
}
if (avcodec_open2(acodeCtx, acodec, NULL) < 0) {
printf("打开解码器失败");
}
av_dump_format(formatCtx, 0, input_file, 0);
/** ------------------------ 输出流准备工作 ---------------------- **/
avformat_alloc_output_context2(&output_formatCtx, NULL, NULL, output_file);
// 1. 找到编码器
output_codec = avcodec_find_encoder_by_name(codec_name);
if (!output_codec) {
printf("输入的编码器有误");
}
// 2. 输出codec上下文
output_codeCtx = avcodec_alloc_context3(output_codec);
// 3. 输出参数设置(宽，高，格式，帧率)
output_codeCtx->width = width;
output_codeCtx->height = height;
output_codeCtx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
output_codeCtx->time_base = av_inv_q(formatCtx->streams[video_stream]->avg_frame_rate);
output_codeCtx->bit_rate = 400000;
output_codeCtx->framerate = formatCtx->streams[video_stream]->r_frame_rate;;
// 4. 打开编码器
if (avcodec_open2(output_codeCtx, output_codec, NULL) < 0){
printf("打开编码器有误");
}
// 5. 添加输出流到format codec上下文
output_stream = avformat_new_stream(output_formatCtx, output_codec);
// 6. 设置流信息
if (avcodec_parameters_from_context(output_stream->codecpar, output_codeCtx)) {
printf("输出codec上下文拷贝失败");
}
// 7. 音频输出工作
aoutput_codec = avcodec_find_encoder_by_name(acodec_name);
if (!aoutput_codec) {
printf("输入的编码器有误");
}
aoutput_codeCtx = avcodec_alloc_context3(aoutput_codec);
aoutput_codeCtx->sample_rate = sample_rate;
aoutput_codeCtx->sample_fmt = aoutput_codec->sample_fmts[0];
av_channel_layout_copy(&aoutput_codeCtx->ch_layout, &acodeCtx->ch_layout);
aoutput_codeCtx->bit_rate = 192000;
int open = avcodec_open2(aoutput_codeCtx, aoutput_codec, NULL);
if (open < 0){
printf("打开编码器有误: %s\n", av_err2str(open));
}
aoutput_stream = avformat_new_stream(output_formatCtx, aoutput_codec);
if (avcodec_parameters_from_context(aoutput_stream->codecpar, aoutput_codeCtx)) {
printf("输出codec上下文拷贝失败");
}
// 8. 设置IO
if (!(output_formatCtx->oformat->flags & AVFMT_NOFILE)) {
if (avio_open(&output_formatCtx->pb, output_file, AVIO_FLAG_WRITE) < 0) {
fprintf(stderr, "Could not open output file '%s'\n", output_file);
}
}
// 9. 写入文件头
if (avformat_write_header(output_formatCtx, NULL) < 0) {
fprintf(stderr, "Error occurred when opening output file\n");
}
av_dump_format(output_formatCtx, 0, output_file, 1);
/** ------------------------ 编解码转化 ---------------------- **/
AVPacket packet;
AVFrame* frame = av_frame_alloc();
AVFrame* output_frame = av_frame_alloc();
output_frame->width = width;
output_frame->height = height;
output_frame->format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
av_image_alloc(output_frame->data, output_frame->linesize, width, height, AV_PIX_FMT_YUV420P, 1);
sws_ctx = sws_getContext(codeCtx->width,
codeCtx->height,
codeCtx->pix_fmt,
width, height,
AV_PIX_FMT_YUV420P,
SWS_BILINEAR,
NULL, NULL, NULL);
AVFrame* aoutput_frame = av_frame_alloc();
aoutput_frame->format = aoutput_codeCtx->sample_fmt;
aoutput_frame->ch_layout = aoutput_codeCtx->ch_layout;
aoutput_frame->sample_rate = aoutput_codeCtx->sample_rate;
aoutput_frame->nb_samples = aoutput_codeCtx->frame_size;
av_frame_get_buffer(aoutput_frame, 0);
// 音频上下文格式转换
swr_alloc_set_opts2(&swr_ctx,
&aoutput_codeCtx->ch_layout, // 输出layout
aoutput_codeCtx->sample_fmt, // 输出格式
aoutput_codeCtx->sample_rate, // 输出采样率
&acodeCtx->ch_layout, // 输入layout
acodeCtx->sample_fmt, // 输入格式
acodeCtx->sample_rate, // 输入采样率
0, NULL);
swr_init(swr_ctx);
// 开始工作
while (av_read_frame(formatCtx, &packet) >= 0) {
if (packet.stream_index == audio_stream) {
/**
音频编解码操作
*/
int ret = avcodec_send_packet(acodeCtx, &packet);
if (ret < 0) {
printf("1packet resolve error!");
break;
}
while (!avcodec_receive_frame(acodeCtx, frame)) {
ret = swr_convert(swr_ctx,
aoutput_frame->data,
aoutput_frame->nb_samples,
(const uint8_t **)frame->data,
frame->nb_samples);
if (ret<0) {
printf("frame resolve error: %s\n", av_err2str(ret));
}
/**
送入编码器
*/
ret = avcodec_send_frame(aoutput_codeCtx, aoutput_frame);
if (ret < 0) {
printf("frame resolve error: %s\n", av_err2str(ret));
break;
}
while (!avcodec_receive_packet(aoutput_codeCtx, &packet)) {
packet.stream_index = aoutput_stream->index;
av_interleaved_write_frame(output_formatCtx, &packet);
av_packet_unref(&packet);
}
}
}
else if (packet.stream_index == video_stream) {
/**
送入解码器, 解码
packet->frame
*/
int ret = avcodec_send_packet(codeCtx, &packet);
if (ret < 0) {
printf("2packet resolve error!:%s\n", av_err2str(ret));
break;
}
while (!avcodec_receive_frame(codeCtx, frame)) {
// 上下文转化
sws_scale(sws_ctx,
(uint8_t const * const *)frame->data,
frame->linesize,
0,
frame->height,
output_frame->data,
output_frame->linesize);
output_frame->pts = av_rescale_q(frame->pts, av_inv_q(formatCtx->streams[video_stream]->avg_frame_rate), output_codeCtx->time_base);
/**
送入编码器，编码
frame->packet
*/
ret = avcodec_send_frame(output_codeCtx, output_frame);
if (ret < 0) {
printf("frame resolve error: %s\n", av_err2str(ret));
break;
}
while (!avcodec_receive_packet(output_codeCtx, &packet)) {
packet.stream_index = output_stream->index;
av_interleaved_write_frame(output_formatCtx, &packet);
av_packet_unref(&packet);
}
}
}
av_packet_unref(&packet);
}
/**
写入文件
*/
av_write_trailer(output_formatCtx);
sws_freeContext(sws_ctx);
av_frame_free(&frame);
av_frame_free(&output_frame);
avcodec_free_context(&codeCtx);
avcodec_free_context(&acodeCtx);
avcodec_free_context(&output_codeCtx);
avcodec_free_context(&aoutput_codeCtx);
avformat_close_input(&formatCtx);
avio_closep(&output_formatCtx->pb);
avformat_free_context(output_formatCtx);
printf("Hello, World!\n");
return 0;
}
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