【FFmpeg】FFmpeg 函数简介 ② ( 封装格式相关函数解析 | 封装格式与解复用器 | avformat_alloc_context 函数

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一、FFmpeg 音视频文件封装格式相关函数

一、FFmpeg 音视频文件封装格式相关函数

FFmpeg 封装格式相关的函数 :

avformat_alloc_context : 初始化 AVFormatContext 结构体 , 该结构体就是解复用器的上下文 ;
avformat_free_context : 释放 AVFormatContext 结构体 ;
avformat_open_input : 打开输入文件 ,
avformat_close_input : 关闭输入文件 ,
avformat_find_stream_info : 获取输入文件音视频信息 ,
av_read_frame : 读取音视频数据包 ,
avformat_seek_file : 根据定位文件 ,
av_seek_frame : 根据定位文件 ,

1、FFmpeg 的封装格式与解复用器

封装格式是指将多种媒体流 ( 如音频流、视频流、字幕流等 ) 封装到一个文件或流的格式 , 如 : MP4 / AVI / FLV 等格式 ;

FFmpeg 解复用器的作用是从容器文件的封装格式中提取音频流、视频流、字幕流 , 用于后续处理 ;

解复用器处理流程 :

从容器文件中读取数据 ;
提取音频流 / 视频流的编码格式、码率、时间戳等信息 ;
将提取的媒体流传递给相应的音视频解码器进行解码和播放 ;

解复用器解封装流程如下 :

首先 , 调用 avformat_alloc_context 函数 , 初始化解复用器格式上下文结构体 , 得到一个 AVFormatContext 结构体对象 ;
然后 , 调用 avformat_open_input 函数 , 打开本地文件或网络文件 , 同时为 AVFormatContext 结构体对象赋值 ;
再后 , 调用 avformat_find_stream_info 函数 , 获取相关的码流信息 , 将获取的信息填充到 AVFormatContext 结构体中 ;
- 此时可进行 FFmpeg 的音视频操作 , 可能涉及到循环读取数据包 , 文件的定位跳转等操作 ;
最后 , 程序执行结束后 , 调用 avformat_close_input 函数 , 关闭解复用器 , 释放相关资源 ;

2、avformat_alloc_context 函数

avformat_alloc_context 函数的作用是分配和初始化一个 AVFormatContext 结构体 , 该结构体用于存储媒体格式信息 , 包括输入输出流相关数据 / 文件格式 / 编解码器等 ;

avformat_alloc_context 函数原型 :

AVFormatContext *avformat_alloc_context(void);

avformat_alloc_context 函数先在堆内存中分配 AVFormatContext 结构体所需的内存 , 该结构体的成员字段初始化默认值 ;

如果函数执行成功 , 返回指向 AVFormatContext 结构体对象的指针 , 如果函数执行失败 , 返回 NULL 值 ;

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代码示例 : 在下面的代码中 , 调用 avformat_alloc_context 函数初始化 AVFormatContext 结构体 , 判断函数返回值是否为空来确定函数是否执行成功 ; 在 FFmpeg 代码逻辑执行完毕后 , 需要调用 avformat_free_context 函数释放 AVFormatContext 结构体 ;

// 初始化 AVFormatContext 结构体
AVFormatContext *fmt_ctx = avformat_alloc_context();
// 判定 AVFormatContext 结构体是否初始化成功
if (!fmt_ctx) {
    
    
    fprintf(stderr, "内存不足 AVFormatContext 初始化失败\n");
    return -1;
}

// 执行 FFmpeg 其它逻辑

// 释放 AVFormatContext 结构体 资源
avformat_free_context(fmt_ctx);

3、avformat_free_context 函数

avformat_free_context 函数的作用是用于释放之前在 avformat_alloc_context 函数中分配的 AVFormatContext 结构体及其相关资源 , 如果在程序结束后不调用该函数 , 会出现堆内存泄漏问题 ;

avformat_free_context 函数原型 : 该函数用于释放 AVFormatContext 结构体对象以及与之关联的媒体流、编解码器、上下文格式等动态分配的内存 ;

void avformat_free_context(AVFormatContext *s);

代码示例可参考上个章节 ;

4、avformat_open_input 函数

avformat_open_input 函数作用 :

打开媒体容器文件 ;
读取媒体文件的头信息初始化格式上下文结构体 AVFormatContext 对象 ;

avformat_open_input 函数原型 :

AVFormatContext *avformat_open_input(AVFormatContext **ps, const char *url, AVInputFormat *fmt, AVDictionary **options);

函数参数 :
- **AVFormatContext ps 参数 : 指向一个 AVFormatContext 指针的指针 , 这是一个二级指针 , 用于存放打开的文件格式上下文信息 ; 如果打开失败 , 该指针会被设置为 NULL ;
- *const char url : 媒体文件路径或 URL ;
- *AVInputFormat fmt : 可选参数 , 设置指定输入格式 , 如果设置为 NULL , FFmpeg 会自动检测格式信息 ;
- **AVDictionary options : 可选参数 , 指定打开文件时的选项 ;
函数返回值 : 返回 0 表示成功 , 返回负值表示错误 ;

代码示例 : 在下面的代码中 , 传入指向 AVFormatContext 指针的指针 , 传入 NULL 指针也可以 , FFmpeg 会自动初始化创建该结构体 ; 通过判定 avformat_open_input 返回值是否为 0 确定函数是否执行成功 , 文件打开成功返回 0 , 打开失败返回负数 ;

// 初始化 AVFormatContext 结构体
AVFormatContext *fmt_ctx = avformat_alloc_context();
// 判定 AVFormatContext 结构体是否初始化成功
if (!fmt_ctx) {
    
    
    fprintf(stderr, "内存不足 AVFormatContext 初始化失败\n");
    return -1;
}

// 打开文件
int ret = avformat_open_input(&fmt_ctx, "input.mp4", NULL, NULL);
// 判定文件是否打开成功 , 打开成功返回 0 , 打开失败返回负数
if (ret < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "打开媒体文件失败 %s\n", "input.mp4");
    return ret;
}

// 执行 FFmpeg 其它逻辑

// 释放 AVFormatContext 相关资源
avformat_close_input(&fmt_ctx);

5、avformat_close_input 函数

avformat_close_input 函数用于关闭之前通过 avformat_open_input 打开的媒体文件并释放相关的资源 , 该函数可确保不会出现内存泄漏 ;

avformat_close_input 函数原型 :

void avformat_close_input(AVFormatContext **ps);

AVFormatContext **ps 参数 : 传入该参数后 , 会释放之前通过 avformat_open_input 函数打开的格式上下文结构体 AVFormatContext 对象 ;

该函数的代码示例可以参考上一个章节代码 ;

6、avformat_find_stream_info 函数

avformat_find_stream_info 函数用于读取媒体流的相关信息并填充到 AVFormatContext 结构体中 , 包括音频流、视频流、字幕等流的格式、编解码器信息 ;

使用场景 : 该函数通常在打开媒体文件后调用 , 以获取更详细的流信息 ;

avformat_find_stream_info 函数原型 :

int avformat_find_stream_info(AVFormatContext *ic, AVDictionary **options);

*AVFormatContext ic 参数 : 该参数指向已打开的 AVFormatContext 结构体的指针 , 格式上下文结构体中包含了媒体文件的基本信息和流的结构 ;
**AVDictionary options 参数 : 该参数为可选参数 , 使用键值对指定流信息检索过程中的选项 ;
返回值 : 返回 0 表示成功 , 返回负值表示出错 , 返回的负值表示具体的错误代码 ;

代码示例 :

// 初始化 AVFormatContext 结构体
AVFormatContext *fmt_ctx = avformat_alloc_context();
// 判定 AVFormatContext 结构体是否初始化成功
if (!fmt_ctx) {
    
    
    fprintf(stderr, "内存不足 AVFormatContext 初始化失败\n");
    return -1;
}

// 打开文件
int ret = avformat_open_input(&fmt_ctx, "input.mp4", NULL, NULL);
// 判定文件是否打开成功 , 打开成功返回 0 , 打开失败返回负数
if (ret < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "打开媒体文件失败 %s\n", "input.mp4");
    return ret;
}

// 获取文件流信息
ret = avformat_find_stream_info(fmt_ctx, NULL);
// 判定获取文件流信息是否成功 , 成功返回 0 , 失败返回负数
if (ret < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "没有找到文件流信息\n");
    avformat_close_input(&fmt_ctx);
    return ret;
}

// 执行 FFmpeg 其它逻辑

// 释放 AVFormatContext 相关资源
avformat_close_input(&fmt_ctx);

7、av_read_frame 函数

av_read_frame 函数用于从媒体文件中读取一帧数据 ;

av_read_frame 函数原型 :

int av_read_frame(AVFormatContext *s, AVPacket *pkt);

*AVFormatContext s : 已打开的 AVFormatContext 结构体的指针 , 其中包含了媒体文件的基本信息和流结构信息 ;
*AVPacket pkt : 指向 AVPacket 结构体的指针 , 其中存放的是读取到的帧数据 , 这是没有解码的数据 , 不能用于播放 ;
返回值 : 返回 0 表示读取成功 , 返回负值表示错误 , 返回的负值是错误码 ;

代码示例 :

// 初始化 AVFormatContext 结构体
AVFormatContext *fmt_ctx = avformat_alloc_context();
// 读取的数据包
AVPacket pkt;

// 判定 AVFormatContext 结构体是否初始化成功
if (!fmt_ctx) {
    
    
    fprintf(stderr, "内存不足 AVFormatContext 初始化失败\n");
    return -1;
}

// 打开文件
int ret = avformat_open_input(&fmt_ctx, "input.mp4", NULL, NULL);
// 判定文件是否打开成功 , 打开成功返回 0 , 打开失败返回负数
if (ret < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "打开媒体文件失败 %s\n", "input.mp4");
    return ret;
}

// 获取文件流信息
ret = avformat_find_stream_info(fmt_ctx, NULL);
// 判定获取文件流信息是否成功 , 成功返回 0 , 失败返回负数
if (ret < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "没有找到文件流信息\n");
    avformat_close_input(&fmt_ctx);
    return ret;
}

// 读取一帧数据
while (av_read_frame(fmt_ctx, &pkt) >= 0) {
    
    
    // 处理 pkt，例如解码、保存等
    // 记得释放 pkt 中的资源
    av_packet_unref(&pkt);
}

// 执行 FFmpeg 其它逻辑

// 释放 AVFormatContext 相关资源
avformat_close_input(&fmt_ctx);

8、avformat_seek_file 函数

avformat_seek_file 函数用于在媒体文件中进行时间跳转 , 该函数可以在音频或视频流中根据微秒时间戳进行精确的定位，常用于实现快进、快退等功能 ;

avformat_seek_file 函数原型 :

int avformat_seek_file(AVFormatContext *s, int stream_index, int min_ts, int ts, int max_ts, int flags);

*AVFormatContext s 参数 : 指向已打开的 AVFormatContext 结构体的指针 , 包含了媒体文件的基本信息 ;
int stream_index 参数 : 指定要进行定位的流的索引 , 如果设置为 -1 , 则对所有流进行定位 , 包括音频流 / 视频流 / 字幕流等同时定位 ;
int min_ts 参数 : 设置定位时间戳的最小值 , 防止过早的定位 , 该参数的单位是微秒 ; 一般设置为 0 ;
int ts 参数 : 定位的目标时间戳 , 将要跳转到的位置 , 单位微秒 ;
int max_ts 参数 : 设置定位时间戳的最大值 , 防止定位的位置过于靠后 , 单位微秒 ; 一般设置为 INT64_MAX ;
int flags : 定位选项 , 一般设置为 0 ;
返回值 : 返回 0 表示定位成功 , 返回负值表示失败 , 该负值也是错误码 ;
使用示例 :

// 寻找指定时间戳的位置（例如 10 秒）
int64_t target_timestamp = 10 * AV_TIME_BASE; // 10 秒转换为微秒
if (avformat_seek_file(fmt_ctx, -1, 0, target_timestamp, INT64_MAX, 0) < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "时间戳定位失败\n");
}

代码示例 :

// 初始化 AVFormatContext 结构体
AVFormatContext *fmt_ctx = avformat_alloc_context();
// 读取的数据包
AVPacket pkt;

// 判定 AVFormatContext 结构体是否初始化成功
if (!fmt_ctx) {
    
    
    fprintf(stderr, "内存不足 AVFormatContext 初始化失败\n");
    return -1;
}

// 打开文件
int ret = avformat_open_input(&fmt_ctx, "input.mp4", NULL, NULL);
// 判定文件是否打开成功 , 打开成功返回 0 , 打开失败返回负数
if (ret < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "打开媒体文件失败 %s\n", "input.mp4");
    return ret;
}

// 获取文件流信息
ret = avformat_find_stream_info(fmt_ctx, NULL);
// 判定获取文件流信息是否成功 , 成功返回 0 , 失败返回负数
if (ret < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "没有找到文件流信息\n");
    avformat_close_input(&fmt_ctx);
    return ret;
}

// 寻找指定时间戳的位置（例如 10 秒）
int64_t target_timestamp = 10 * AV_TIME_BASE; // 10 秒转换为微秒
if (avformat_seek_file(fmt_ctx, -1, 0, target_timestamp, INT64_MAX, 0) < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "时间戳定位失败\n");
}

// 读取一帧数据
while (av_read_frame(fmt_ctx, &pkt) >= 0) {
    
    
    // 处理 pkt，例如解码、保存等
    // 记得释放 pkt 中的资源
    av_packet_unref(&pkt);
}

// 执行 FFmpeg 其它逻辑

// 释放 AVFormatContext 相关资源
avformat_close_input(&fmt_ctx);

9、av_seek_frame 函数

av_seek_frame 函数用于在多媒体文件中精确定位到指定的数据帧 ;

av_seek_frame 函数原型 :

int av_seek_frame(AVFormatContext *s, int stream_index, int timestamp, int flags);

*AVFormatContext s 参数 : 指向已打开的 AVFormatContext 结构体的指针 , 其中包含了媒体文件的基本信息 ;
int stream_index 参数 : 指定要进行定位的流的索引 , 设置为 -1，则对所有流进行定位 ;
int64_t timestamp 参数 : 目标时间戳 , 表示希望跳转到的位置 , 单位微秒 ;
int flags 参数 : 定位选项 , 通常为 0 或 AVSEEK_FLAG_BACKWARD 等标志 , AVSEEK_FLAG_BACKWARD 表示跳转将尝试找到前一个关键帧 ;
返回值 : 返回 0 表示定位成功 , 返回负值表示失败 , 该负值也是错误码 ;
使用示例 :

// 寻找指定时间戳的位置（例如 10 秒）
int64_t target_timestamp = 10 * AV_TIME_BASE; // 10 秒转换为微秒
if (av_seek_frame(fmt_ctx, -1, target_timestamp, 0) < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "定位失败\n");
}

完整代码示例 :

// 初始化 AVFormatContext 结构体
AVFormatContext *fmt_ctx = avformat_alloc_context();
// 读取的数据包
AVPacket pkt;

// 判定 AVFormatContext 结构体是否初始化成功
if (!fmt_ctx) {
    
    
    fprintf(stderr, "内存不足 AVFormatContext 初始化失败\n");
    return -1;
}

// 打开文件
int ret = avformat_open_input(&fmt_ctx, "input.mp4", NULL, NULL);
// 判定文件是否打开成功 , 打开成功返回 0 , 打开失败返回负数
if (ret < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "打开媒体文件失败 %s\n", "input.mp4");
    return ret;
}

// 获取文件流信息
ret = avformat_find_stream_info(fmt_ctx, NULL);
// 判定获取文件流信息是否成功 , 成功返回 0 , 失败返回负数
if (ret < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "没有找到文件流信息\n");
    avformat_close_input(&fmt_ctx);
    return ret;
}

// 寻找指定时间戳的位置（例如 10 秒）
int64_t target_timestamp = 10 * AV_TIME_BASE; // 10 秒转换为微秒
if (av_seek_frame(fmt_ctx, -1, target_timestamp, 0) < 0) {
    
    
    fprintf(stderr, "定位失败\n");
}

// 读取一帧数据
while (av_read_frame(fmt_ctx, &pkt) >= 0) {
    
    
    // 处理 pkt，例如解码、保存等
    // 记得释放 pkt 中的资源
    av_packet_unref(&pkt);
}

// 执行 FFmpeg 其它逻辑

// 释放 AVFormatContext 相关资源
avformat_close_input(&fmt_ctx);