FFmpeg基本原理一

 

了解更多IOS底层原理知识,关注 金服学院

 

FFmpeg是相当强大的多媒体编解码框架,在深入分析其源代码之前必须要有基本的多媒体基础知识,否则其源代码会非常晦涩难懂。本文将从介绍一些基本的多媒体只是,主要是为研读ffmpeg源代码做准备,比如一些编解码部分,只有真正了解了多媒体处理的基本流程,研读ffmpeg源代码才能事半功倍。

下面分析一下多媒体中最基本最核心的视频解码过程,平常我们从网上下载一部电影或者一首歌曲,那么相应的多媒体播放器为我们做好了一切工作,我们只用欣赏就ok了。目前几乎所有的主流多媒体播放器都是基于开源多媒体框架ffmpeg来做的,可见ffmpeg的强大。下面是对一个媒体文件进行解码的主要流程:
 

1.    解复用(Demux)

当我们打开一个多媒体文件之后,第一步就是解复用,称之为Demux。为什么需要这一步,这一步究竟是做什么的?我们知道在一个多媒体文件中,既包括音频也包括视频,而且音频和视频都是分开进行压缩的,因为音频和视频的压缩算法不一样,既然压缩算法不一样,那么肯定解码也不一样,所以需要对音频和视频分别进行解码。虽然音频和视频是分开进行压缩的,但是为了传输过程的方便,将压缩过的音频和视频捆绑在一起进行传输。所以我们解码的第一步就是将这些绑在一起的音频和视频流分开来,也就是传说中的解复用,所以一句话,解复用这一步就是将文件中捆绑在一起的音频流和视频流分开来以方便后面分别对它们进行解码,下面是Demux之后的效果。

 

 

2.    解码(Decode)

 

这一步不用多说,一个多媒体文件肯定是经过某种或几种格式的压缩的,也就是通常所说的视频和音频编码,编码是为了减少数据量,否则的话对我们的存储设备是一个挑战,如果是流媒体的话对网络带宽也是一个几乎不可能完成的任务。所以我们必须对媒体信息进行尽可能的压缩。

3.    FFmpeg中解码流程对应的API函数

了解了上面的一个媒体文件从打开到解码的流程,就可以很轻松的阅读ffmpeg代码,ffmpeg的框架也基本是按照这个流程来的,但不是每个流程对应一个API,下面这副图是我分析ffmpeg并根据自己的理解得到的ffmpeg解码流程对应的API,我想这幅图应该对理解ffmpeg和编解码有一些帮助。

 

 

Ffmpeg中Demux这一步是通过avformat_open_input()这个api来做的,这个api读出文件的头部信息,并做demux,在此之后我们就可以读取媒体文件中的音频和视频流,然后通过av_read_frame()从音频和视频流中读取出基本数据流packet,然后将packet送到avcodec_decode_video2()和相对应的api进行解码。


后续会对ffmpeg的代码进行深入探讨,本文知识一个铺垫!

 

### H265 使用 FFmpeg 进行解码的原理 H.265(也称为 HEVC,High Efficiency Video Coding)是种高效的视频压缩标准,其设计目标是在保持高质量的同时显著减少比特率需求。FFmpeg个功能强大的多媒体处理工具库,支持多种音视频编码和解码操作,其中包括对 H.265 的解码。 以下是关于如何通过 FFmpeg 实现 H.265 解码的核心原理: #### 1. 初始化 FFmpeg 和注册组件 在使用 FFmpeg 处理任何媒体数据之前,需要初始化并注册所有的编解码器和格式支持。这步骤通常由 `av_register_all()` 函数完成[^1]。此函数会加载 FFmpeg 中实现的所有可用模块,从而允许程序访问各种音频、视频和其他流类型的编解码器。 #### 2. 打开输入文件并读取流信息 为了能够解码特定的视频文件,首先需要调用 `avformat_open_input` 来打开包含 H.265 编码视频的数据源。接着,利用 `avformat_find_stream_info` 获取该文件中的各个流的具体参数,比如分辨率、帧速率以及所使用的具体编码方式等基本信息。 #### 3. 查找合适的解码器并与上下文关联 旦确认某个流采用了 H.265 编码,则需找到对应的解码器实例并通过设置相应的 AVCodecContext 参数来配置它。如果硬件加速被启用的话,还需要额外指定硬件设备环境给 codec context 对象,例如通过如下代码片段实现: ```c avcodecContext->hw_device_ctx = av_buffer_ref(hw_ctx); ``` 这里展示了如何将硬件加速上下文绑定到解码过程中[^4]。 #### 4. 循环读包与实际解码过程 当切准备就绪之后,就可以进入主要循环阶段,在这个阶段里不断从容器中提取打包好的原始 NALU 单元(`AVPacket`) 并传递给解码器执行具体的解码动作。典型情况下,这部分涉及到了像下面这样的 API 调用序列: ```c int ret; while ((ret = av_read_frame(fmt_ctx, packet)) >= 0) { if (packet.stream_index == videoStreamIndex){ ret = avcodec_send_packet(codecCtx, packet); while(ret >= 0){ ret = avcodec_receive_frame(codecCtx, frame); ... } } } ``` 上述伪代码体现了典型的基于新式 send/receive 接口模型下的解码逻辑框架[^2]。其中每次成功接收帧图像后都可以进步对其进行渲染显示或者保存存储等后续处理工作。 #### 5. 清理资源释放内存 最后,在结束整个解码流程前记得妥善清理占用的各种资源以防止泄露问题发生。主要包括以下几个方面的工作内容: - 关闭当前正在工作的解码器实例:`avcodec_close(codecCtx)` - 如果存在已开启过的输入文件句柄也需要及时销毁掉:`avformat_close_input(&fmt_ctx)` 以上就是完整的有关于采用 FFmpeg 库针对 H.265 格式的视频材料实施软件层面纯 CPU 或者借助 GPU 加速手段相结合形式下的般性通用解决方案概述[^3]。 ```python import av container = av.open('input.hevc') for frame in container.decode(video=0): # Process the decoded frames here. pass ``` 上面给出了段简单的 Python 版本示例脚本来演示怎样快速上手运用 PyAV 封装后的高级接口轻松达成相同目的效果。 ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值