从零到一学FFmpeg：AVCodecContext 结构体详析与实战

文章目录

• 前言
• 一、结构体原型
• 二、使用场景
• • 1、编码流程:
  • 2、解码流程:
  • 三、编码使用实例
  • 四、解码使用实例

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    前言

    AVCodecContext是FFmpeg库中的一个核心结构体，它代表了编解码器的上下文信息，是进行音频或视频编解码操作时必不可少的组件。

    
    （图片来源网络，侵删）

    AVCodecContext存储了编解码器的配置参数、状态信息以及与编解码过程相关的资源。

    无论是在编码还是解码过程中，都需要一个相应的AVCodecContext实例来管理和控制编解码过程。

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    提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

    一、结构体原型

    typedef struct AVCodecContext {
        const AVClass *av_class;
        AVMediaType codec_type; //编解码器处理的媒体类型，如AVMEDIA_TYPE_VIDEO或AVMEDIA_TYPE_AUDIO
        const AVCodec *codec; // 指向当前编解码器的指针
        AVCodecID codec_id; // 编解码器的ID，例如CODEC_ID_H264
        int width, height; // 视频的情况下，宽和高
        AVRational time_base; // 时间基，用于计算时间戳
        int bit_rate; // 编码时的目标比特率
        /* 更多编解码相关的参数... */
        AVFrame *frame; // 可选的，用于存储原始数据的帧
        AVFrame *coded_frame; // 编码后的帧，解码时使用
        /* 更多功能性、控制和状态字段... */
    } AVCodecContext;
    

    参数说明

    *const AVClass av_class:
    同AVFormatContext中的av_class，用于日志记录和运行时类型信息。
    AVMediaType codec_type:
    指定编解码器处理的媒体类型，如音频或视频。
    *const AVCodec codec:
    指向已初始化的编解码器结构体，这个编解码器用于执行实际的编解码操作。
    AVCodecID codec_id:
    编解码器的唯一标识符，例如对于H.264视频编码器，其值为AV_CODEC_ID_H264。
    int width, height:
    视频编解码时，指定帧的宽度和高度。
    AVRational time_base:
    定义时间戳的单位，例如1/1000表示每毫秒一个时间单位。
    int bit_rate:
    编码时的目标比特率，单位通常是比特每秒。
    **AVFrame frame, coded_frame:
    frame通常用于存放原始数据，coded_frame用于存放编码或解码后的数据。在编码时，原始数据放入frame，编码后数据转移到coded_frame；解码时相反。
    

    返回值

    如果ts_a小于ts_b，返回负数。
    如果ts_a等于ts_b，返回0。
    如果ts_a大于ts_b，返回正数
    

    二、使用场景

    1、编码流程:

    1、查找并分配编解码器：使用avcodec_find_encoder(codec_id)查找编解码器，然后通过avcodec_alloc_context3(codec)分配并初始化AVCodecContext。

    2、配置编解码器上下文：设置AVCodecContext的参数，如分辨率、比特率、时间基等。

    3、打开编解码器：调用avcodec_open2(context, codec, NULL)来初始化编解码器。

    4、编码循环：准备数据帧，调用avcodec_send_frame送入编码器，再通过avcodec_receive_packet获取编码后的数据包。

    2、解码流程:

    1、查找并分配解码器：与编码流程相似，使用avcodec_find_decoder(codec_id)和avcodec_alloc_context3(codec)。

    2、配置解码器上下文：根据输入流的参数配置AVCodecContext。

    3、打开解码器：调用avcodec_open2。

    4、解码循环：接收数据包通过avcodec_send_packet送入解码器，然后使用avcodec_receive_frame获取解码后的帧。

    三、编码使用实例

    这个例子将展示如何使用AVCodecContext和其他相关结构体来编码一帧原始图像数据为H.264视频流。

    1、首先，我们初始化FFmpeg库，找到H.264编码器，并为编码器创建和配置AVCodecContext。

    2、接着，我们创建输出文件的AVFormatContext，添加一个视频流，并打开输出文件。

    3、之后，我们为一帧原始图像数据创建AVFrame结构体，并简单地填充一些测试数据。

    4、利用avcodec_encode_video2()函数尝试编码这一帧数据，得到的编码数据包通过av_interleaved_write_frame()写入输出文件。

    5、最后，我们完成编码后清理资源，关闭编码器和输出文件。

    #include 
    #include 
    #include 
    int main() {
        const char *out_filename = "output.h264";
        const AVCodecID codec_id = AV_CODEC_ID_H264;
        // 初始化FFmpeg库
        av_register_all();
        avcodec_register_all();
        // 找到编码器
        AVCodec *codec = avcodec_find_encoder(codec_id);
        if (!codec) {
            printf("Codec not found\n");
            return -1;
        }
        // 创建并初始化编码上下文
        AVCodecContext *c = avcodec_alloc_context3(codec);
        if (!c) {
            printf("Could not allocate video codec context\n");
            return -1;
        }
        // 设置编码参数
        c->bit_rate = 400000; // 比特率
        c->width = 640;       // 宽度
        c->height = 480;      // 高度
        c->time_base = (AVRational){1, 25}; // 25帧每秒
        c->gop_size = 12;     // I帧间隔
        c->max_b_frames = 1;  // 最大B帧数
        c->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P; // 像素格式
        // 打开编码器
        if (avcodec_open2(c, codec, NULL) codecpar, c);
        // 打开输出文件
        if (avio_open(&fmt_ctx->pb, out_filename, AVIO_FLAG_WRITE) format = c->pix_fmt;
        frame->width = c->width;
        frame->height = c->height;
        av_frame_get_buffer(frame, 0);
        // 填充帧数据（此处仅为演示，实际应用中应根据真实图像数据填充）
        uint8_t *image_data = frame->data[0];
        size_t image_size = c->width * c->height;
        memset(image_data, 128, image_size); // 简单地填充灰阶数据
        // 编码循环（简化版，实际应用中需要循环处理多帧）
        AVPacket pkt = {0};
        av_init_packet(&pkt);
        pkt.data = NULL; // packet data will be allocated by the encoder
        pkt.size = 0;
        // 将帧送入编码器
        int got_packet = 0;
        if (avcodec_encode_video2(c, &pkt, frame, &got_packet) time_base, stream->time_base);
            pkt.stream_index = stream->index;
            if (av_interleaved_write_frame(fmt_ctx, &pkt)  
    四、解码使用实例
     
    这个例子将会使用FFmpeg库来打开一个视频文件，找到解码器，初始化AVCodecContext，并进行基本的解码流程。
     
    1、首先，通过av_register_all()和avformat_network_init()注册FFmpeg的所有组件并初始化网络支持。
    2、使用avformat_open_input()打开视频文件，并通过avformat_find_stream_info()获取流信息。
    3、查找视频流，并根据视频流的编解码器ID查找解码器。
    4、为找到的解码器创建AVCodecContext实例，并使用avcodec_parameters_to_context()从流的AVCodecParameters复制参数到解码器上下文中。
    5、通过avcodec_open2()打开解码器，准备进行解码操作。
     
    #include 
    #include 
    int main(int argc, char **argv) {
        const char *filename = "example.mp4"; // 待解码的视频文件名
        if (argc > 1) filename = argv[1];
        av_register_all(); // 注册所有组件
        avformat_network_init(); // 初始化网络组件，如果视频来源于网络
        
        AVFormatContext *fmt_ctx = NULL;
        if (avformat_open_input(&fmt_ctx, filename, NULL, NULL) != 0) {
            printf("Could not open input file.\n");
            return -1;
        }
        if (avformat_find_stream_info(fmt_ctx, NULL) nb_streams; i++) {
            if (fmt_ctx->streams[i]->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
                video_stream_index = i;
                break;
            }
        }
        if (video_stream_index == -1) {
            printf("Didn't find a video stream.\n");
            return -1;
        }
        dec = avcodec_find_decoder(fmt_ctx->streams[video_stream_index]->codecpar->codec_id);
        if (!dec) {
            printf("Decoder not found.\n");
            return -1;
        }
        
        dec_ctx = avcodec_alloc_context3(dec);
        if (avcodec_parameters_to_context(dec_ctx, fmt_ctx->streams[video_stream_index]->codecpar)