FFmpeg+Qt开发解码流程 详细分析+代码示例

Posted 2022-08-02 猿力猪

目录

一、FFMPEG 概述

​二、FFMPEG 解码

2.1解码流程

2.2解码示例

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一、FFMPEG 概述

• FFmpeg 是一套可以用来记录、转换，数字音频、视频，并能将其转化为流的开源计算机程序。
• FFmpeg 采用 LGPL 或 GPL 许可证；它提供了录制、转换以及流化音视频的完整解决案；它还包含了非常先进的音频\\视频编解码库 libavcodec，为了保证高可移植性和编解码质量，libavcodec 里很多 code 都是从头开发的。
• FFmpeg 在 Linux 平台下开发，但它同样也可以在其它操作系统环境中编译运行，包括 Windows、Mac OS X 等。
• FFmpeg最早由 Fabrice Bellard 发起，2004 年至 2015 年间由 Michael Niedermayer 主要负责维护。许多 FFmpeg 的开发人员都来自 MPlayer 项目，而且当前 FFmpeg 也是放在MPlayer 项目组的服务器上。
• FFmpeg名称来自 MPEG 视频编码标准，前面的"FF" 代表"Fast Forward"。

下载链接：Download FFmpeg

具体下载详见：Qt+FFmpeg----windows下环境搭建_猿力猪的博客-CSDN博客_ffmpeg开发环境搭建

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​二、FFMPEG 解码

2.1解码流程

🔴解码

：将带有封装格式的视频解封装后得到的压缩码流数据（编码数据）经过解码得到像素数据的过程。 例如：解码 H.264 压缩码流数据得到 YUV （或者 RGB ）的像素数据。 解码的流程图，如下所示：

🔴解码思路分析：

1. 注册所有的组件  av_register_all()
2. 打开视频文件  avformat_open_input()  有可能打开失败
3. 获取视频信息 视频码流、音频码流、文字码流
4. 查找流信息  avformat_find_stream_info()
5. 找到解码器  avcodec_find_decoder()  有可能没找到
6. 打开解码器  avcodec_open2()
7. 读取码流中的一帧码流数据  av_read_frame()
8. 解码读到一帧码流数据 得到一帧的像素数据  YUV RGB
9. 重复7-8的动作 直到视频所有的帧都处理完
10. 关闭解码器
11. 关闭视频文件

🔴解码过程中几个重要的结构体：

• AVFormatContext

封装格式上下文结构体，也是统领全局的结构体，保存了视频文件封装格式相关信息。

• AVInputFormat//AVOutpufFormat

每种封装格式（例如FLV, MKV, MP4, AVI）对应一个该结构体。

• AVStream

视频文件中每个视频（音频）流对应一个该结构体。

• AVCodecContext

编码器上下文结构体，保存了视频（音频）编解码相关信息。

• AVCodec

每种视频（音频）编解码器(例如H.264解码器)对应一个该结构体。

• AVPacket

存储一帧压缩编码数据。

• AVFrame

存储一帧解码后像素（采样）数据。

2.2解码示例

🟢解码类的定义：

//ffmpeg使用c语言实现的，引入用c写的代码就要用extern
extern "C"   

#include <libavcodec/avcodec.h>   //编码
#include <libavdevice/avdevice.h>  
#include <libavformat/avformat.h>  //封装格式处理
#include <libavutil/error.h>  
#include <libswscale/swscale.h>  //像素处理
#include <libswresample/swresample.h>  //缩放

class fdecode

public:
    fdecode();
    //注册组件
    void registerFFmpeg();
    //打开视频流
    void openVIdeoStream(QString filename);
    //视频名称
    QString filename;
protected:
private:
;

具体实现如下：

🟢注册所有组件

void fdecode::registerFFmpeg()

    //注册所有的组件
    av_register_all();

🟢打开视频文件

    AVFormatContext *forContent;//用来保存视频相关信息的结构体
    forContent=avformat_alloc_context();//分配空间

    //打开视频文件
    int res=avformat_open_input(&forContent,filename.toStdString().c_str(),nullptr,nullptr);
    if(res!=0)//判断是否打开视频文件
    
        qDebug()<<"无法打开视频文件";
        return;
    

🟢获取视频文件信息

    //打开视频文件成功，获取文件信息
    res = avformat_find_stream_info(forContent,nullptr);//查看有没有相关视频流信息
    if(res<0)
    
        qDebug()<<"没有流媒体信息"<<endl;
        return;
    

    //一个视频流有多股码流，存在forContentext中streams数组中
    int videoType=-1;
    //nb_streams代表封装格式里面的结构体信息有几个，正常两个：音频信息、视频信息
    for(int i=0;i<forContent->nb_streams;i++) //i小于流的个数
    
        if(forContent->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO)//视频流
        
            videoType=i;//标识类型
            break;
        
    
    //判断是否有视频流信息
    if(videoType==-1)
    
        qDebug()<<"没有视频流相关信息"<<endl;
        return;
    

🟢根据编解码上下文中的编码ID查找对应解码器

    //编解码器对应的上下文对象结构体：保存解码器信息以及图形的宽高、像素信息
    AVCodecContext *codec=forContent->streams[videoType]->codec;
    //查找对应的视频流解码器
    AVCodec *decoder = avcodec_find_decoder(codec->codec_id);
    if(decoder==nullptr)//判断是否找到解码器
    
        qDebug()<<"没有对应的解码器"<<endl;
        return;
    

🟢打开解码器

    //找到了解码器，打开解码器
    res = avcodec_open2(codec,decoder,nullptr);
    if(res!=0)
    
        qDebug()<<"解码器打开失败"<<endl;
        return;
    

🟢读取准备 获取YUV和RGB像素数据

    //为准备读取帧数据做准备--AVPacket 用来存储一帧一帧的压缩数据（h264）
    AVPacket *pkt=nullptr;
    //设置缓冲区，开空间
    pkt=(AVPacket *) malloc(sizeof(AVPacket));
    int size=codec->width*codec->height;//计算一张图片数据大小
    av_new_packet(pkt,size);

    /* pictureRGB 保存解码后的RGB像素数据
        * pictureYUV 保存解码后的YUV像素数据
        * picture    保存未处理的像素数据
        */
    AVFrame *pictureRGB,*pictureYUV,*picture=nullptr;

    //内存分配
    pictureRGB=av_frame_alloc();
    pictureYUV=av_frame_alloc();
    picture=av_frame_alloc();

    //大小以及格式设置RGB
    pictureRGB->width=codec->width;//宽度
    pictureRGB->height=codec->height;//高度
    pictureRGB->format=codec->pix_fmt;//格式设置

    //大小以及格式设置YUV
    pictureYUV->width=codec->width;//宽度
    pictureYUV->height=codec->height;//高度
    pictureYUV->format=codec->pix_fmt;//格式设置

    //一帧码流数据解码后得到YUV RGB像素数据有多大
    int numByte_RGB=avpicture_get_size(AV_PIX_FMT_RGB32,codec->width,codec->height);
    int numByte_YUV=avpicture_get_size(AV_PIX_FMT_YUV420P,codec->width,codec->height);

    //开的空间用来保存YUV RGB像素数据大小
    uint8_t *buffer_RGB=(uint8_t *)av_malloc(numByte_RGB*sizeof(uint8_t));
    uint8_t *buffer_YUV=(uint8_t *)av_malloc(numByte_YUV*sizeof(uint8_t));

    //像素数据的填充
    avpicture_fill((AVPicture *)pictureRGB,buffer_RGB,AV_PIX_FMT_RGB32,codec->width,codec->height);
    avpicture_fill((AVPicture *)pictureYUV,buffer_YUV,AV_PIX_FMT_YUV420P,codec->width,codec->height);

    //转换规则
    SwsContext *sws_RGB=nullptr;//保存转换规则的结构体
    SwsContext *sws_YUV=nullptr;//保存转换规则的结构体

    //转换规则的设置              AV_PIX_FMT_YUV420P   AV_PIX_FMT_RGB32
    sws_RGB=sws_getContext(codec->width,codec->height,codec->pix_fmt,
                           codec->width,codec->height,AV_PIX_FMT_RGB32,  //目标格式
                           SWS_BICUBIC,nullptr,nullptr,nullptr);         //转换规则
    sws_YUV=sws_getContext(codec->width,codec->height,codec->pix_fmt,
                           codec->width,codec->height,AV_PIX_FMT_YUV420P,//目标格式
                           SWS_BICUBIC,nullptr,nullptr,nullptr);         //转换规则
    
    //保存h.264压缩码流数据的文件
    FILE *fp=fopen("fileout/alenH264.h264","wb+");//文件名字可以自行定义
    //保存yuv像素数据的文件
    FILE *fp_yuv=fopen("fileout/alenyuv.yuv","wb+");//文件名字可以自行定义

🟢一帧一帧的读取压缩数据 保存码流数据和YUV、RGB像素数据

    int count=0;//存图片
    //一帧一帧的读取压缩数据
    while(av_read_frame(forContent,pkt)==0)//读到数据
    
        if(pkt->stream_index == videoType)//判断一帧码流数据是不是需要得到的视频流
        
            fwrite(pkt->data,pkt->size,1,fp);//写入文件中
            int got_picture_ptr=-1;
            //解码得到YUV
            res = avcodec_decode_video2(codec,picture,&got_picture_ptr,pkt);
            if(res < 0)
            
                qDebug()<<"解码错误"<<endl;
                return;
            
            //压缩码流数据，解码后的像素数据，判断有没有数据可以解码，对谁进行解码
            if(got_picture_ptr!=0)//解码操作
            
                //把解码得到的坏数据剔除
                sws_scale(sws_RGB,picture->data,picture->linesize,0,picture->height,
                          pictureRGB->data,pictureRGB->linesize);//RGB
                sws_scale(sws_YUV,picture->data,picture->linesize,0,picture->height,
                          pictureYUV->data,pictureYUV->linesize);//YUV

                //输出的YUV文件
                //AVFrame像素帧写入文件
                fwrite(pictureYUV->data[0],size,1,fp_yuv);  //y数据
                fwrite(pictureYUV->data[1],size/4,1,fp_yuv);//u数据
                fwrite(pictureYUV->data[2],size/4,1,fp_yuv);//v数据

                //设置每25帧输出一张图片
                count++;
                if(count%25==0)
                
                    QImage image((uchar *)pictureRGB->data[0],pictureRGB->width,pictureRGB->height,QImage::Format_RGB32);//像素数据
                    QString imageName = QString("image/test%1.jpg").arg(count);
                    image.save(imageName);//保存图片函数
                
            
        
        //释放包以及AVFrame资源
        av_packet_unref(pkt);
        av_frame_unref(picture);
    
    qDebug()<<"保存码流数据成功"<<endl;

🟢资源释放

    //关闭h.264
    fclose(fp);
    //关闭YUV文件
    fclose(fp_yuv);
    //释放AVFrame
    av_frame_free(&picture);
    //关闭解码器
    avcodec_close(codec);
    //释放视频信息结构体
    avformat_free_context(forContent);

🟢测试主函数代码，如下所示：

int main(int argc, char *argv[])

    //QApplication a(argc, argv);
    //Widget w;
    //w.show();
    fdecode *decode = new fdecode;
    decode->registerFFmpeg();
    decode->openVIdeoStream("filein/alen.avi");
    //return a.exec();

保存的H.264、yuv文件以及图片数据，如下所示：

🔵H.264、yuv文件

🔵图片数据（每25帧截图一张）

🔵 利用以下应用程序可以播放我们得到的H.264和YUV文件

 

🔵来播放博主喜欢的日漫吧！

效果如下：

 

🚀​FFMPEG技术---环境配置，详见:

FFmpeg+Qt开发（一）：Windows下 环境搭建 详细步骤_猿力猪的博客-CSDN博客_ffmpeg库

🚀​FFMPEG技术---编码流程，详见:

【FFmpeg+Qt开发】编码流程 普通视频编码+示例详解 一学就会_猿力猪的博客-CSDN博客

🚀​FFMPEG技术---转码流程，详见:

【FFmpeg+Qt开发】转码流程 H.264 转（mov、mp4、avi、flv）等视频格式 示例详解_猿力猪的博客-CSDN博客

✍ 本文主要介绍了FFmpeg技术中的解码部分，如有疑问，欢迎各位评论区学习交流!     

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