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ffplay.c 源码分析- 视频部分

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deep_sadness
发布2018-12-14 14:40:37
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发布2018-12-14 14:40:37
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文章被收录于专栏:Flutter入门

FFmpeg 代码 version 3.3:

ffplay中的线程模型

ffplay线程模型-视频为例.png

概述

ffplay.c 中线程模型简单命令。主要是有如下几个线程: 1. 渲染的线程-主线程 简单的理解,来说就是main方法运行所在的线程。 实际上是SDL_CreateWindow 调用所在的线程。以Android为例(笔者比较熟悉),创建的是OpenGLSurface。也就是EGLContext所在的线程了。

在EventLoop中,将会负责下面两个功能

  • 负责将解码后的数据送显 从解码后的队列中,取得数据。经过同步时间钟的同步,睡眠后(需要同步的话),然后通过SDL_UpdateTexture/SDL_RenderCopy/SDL_RenderPresent ,更新纹理数据,送显。
  • 对按键进行相应 还会按钮事件的相应。

2. 读取线程-read_thread 在main方法中会启动的读取的线程。

  • 循环读取 这个线程中,会进行读取的循环。不断的通过av_read_frame方法,读取解码前的数据packet。
  • 送入队列 最后将得到的数据,送入对应的流的packet队列(视频/音频/字幕都对应视频流自己的队列) 3. 对应流的解码线程-decode thread 在读取线程中,对AVFormatContext进行初始化,获取AVStream信息后,对应不同的码流会开启对应的解码线程Decode Thread。 ffplay中这里包括了3种流。视频流。音频流和字幕流。
以视频流为例子。
  • 循环读取 会从对应流的packet队列中,得到数据。 然后送入解码器通过avcodec_decode_video2(旧的API)进行解码。
  • 送入队列 解码之后,得到解码前的数据AVFrame,并确定对应的pts。 最后然后其再次送入队列当中。

整体的流程就是这样简单。


ffplay初始化(main_thread)

1. 对FFmpeg的初始化

调用av_register_allavformat_network_init。 如果有AVDeviceAVFilter也会对其进行初始化。

代码语言:javascript
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    /* register all codecs, demux and protocols */
#if CONFIG_AVDEVICE
    avdevice_register_all();
#endif
#if CONFIG_AVFILTER
    avfilter_register_all();
#endif
    av_register_all();
    avformat_network_init();
2. 对传递的参数进行初始化

parse_options(NULL, argc, argv, options, opt_input_file); 这个方法就是去解析我们传入的参数的。具体的方法写在cmdutils.h 中。 ffplay支持的参数类型,可以在定义的地方看到。

代码语言:javascript
复制
static const OptionDef options[]  //这个数组中,有许多选项,不是重点,暂时不做详细的介绍了。
3. SDL的初始化

SDL会先初始化SDL_init 进行初始化。

代码语言:javascript
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flags = SDL_INIT_VIDEO | SDL_INIT_AUDIO | SDL_INIT_TIMER;
    if (audio_disable)
        flags &= ~SDL_INIT_AUDIO;
    else {
        /* Try to work around an occasional ALSA buffer underflow issue when the
         * period size is NPOT due to ALSA resampling by forcing the buffer size. */
        if (!SDL_getenv("SDL_AUDIO_ALSA_SET_BUFFER_SIZE"))
            SDL_setenv("SDL_AUDIO_ALSA_SET_BUFFER_SIZE","1", 1);
    }
    if (display_disable)
        flags &= ~SDL_INIT_VIDEO;
    if (SDL_Init (flags)) {
        av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "Could not initialize SDL - %s\n", SDL_GetError());
        av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "(Did you set the DISPLAY variable?)\n");
        exit(1);
    }

后续的创建SDL_Window/SDL_Renderer/SDL_texture 的部分,会在后续初始化。

4. 通过stream_open函数,开启read_thread读取线程
代码语言:javascript
复制
 is = stream_open(input_filename, file_iformat);

通过 stream_open函数,会对VideoState进行初始化,包括解码数据队列(PacketQueue)和解码后数据队列(FrameQueue)和时间钟(Clock)等的初始化,并且开启read_thread

  • VideoState 结构体 这个结构体相当于一个全局的变量都囊括在一起了。 从源码中可以看到。 包括几个方面的参数。
  1. 视频操作类的暂停,运行和seek
  2. 三种同步的时间钟
  3. 三种码流对应的FrameQueue/Decoder/ AVStream/PacketQueue,以及对应码流各自的信息。
  4. 用来Render的一些变量。如SDL_Texture,窗口的位置参数等
  5. read_threadSDL_cond *continue_read_thread条件锁
  6. 还有些中间变量
代码语言:javascript
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// 视频状态结构
typedef struct VideoState {
    
    SDL_Thread *read_tid;                   // 读取线程
    AVInputFormat *iformat;             // 输入格式
    int abort_request;                          // 请求取消
    int force_refresh;                          // 强制刷新
    int paused;                                 // 停止
    int last_paused;                                // 最后停止
    int queue_attachments_req;          // 队列附件请求
    int seek_req;                                   // 查找请求
    int seek_flags;                             // 查找标志
    int64_t seek_pos;                           // 查找位置
    int64_t seek_rel;                           // 
    int read_pause_return;                  // 读停止返回
    AVFormatContext *ic;                    // 解码格式上下文
    int realtime;                                   // 是否实时码流

    Clock audclk;                               // 音频时钟
    Clock vidclk;                                   // 视频时钟
    Clock extclk;                                   // 外部时钟

    FrameQueue pictq;                       // 视频队列
    FrameQueue subpq;                       // 字幕队列
    FrameQueue sampq;                       // 音频队列

    Decoder auddec;                         // 音频解码器
    Decoder viddec;                         // 视频解码器
    Decoder subdec;                         // 字幕解码器

    int audio_stream;                           // 音频码流Id

    int av_sync_type;                           // 同步类型

    double audio_clock;                     // 音频时钟
    int audio_clock_serial;                 // 音频时钟序列
    double audio_diff_cum;                  // 用于音频差分计算 /* used for AV difference average computation */
    double audio_diff_avg_coef;         //  
    double audio_diff_threshold;            // 音频差分阈值
    int audio_diff_avg_count;               // 平均差分数量
    AVStream *audio_st;                     // 音频码流
    PacketQueue audioq;                 // 音频包队列
    int audio_hw_buf_size;                  // 硬件缓冲大小
    uint8_t *audio_buf;                     // 音频缓冲区
    uint8_t *audio_buf1;                        // 音频缓冲区1
    unsigned int audio_buf_size;            // 音频缓冲大小 /* in bytes */
    unsigned int audio_buf1_size;       // 音频缓冲大小1
    int audio_buf_index;                        // 音频缓冲索引 /* in bytes */
    int audio_write_buf_size;               // 音频写入缓冲大小
    int audio_volume;                           // 音量
    int muted;                                      // 是否静音
    struct AudioParams audio_src;       // 音频参数
#if CONFIG_AVFILTER                         
    struct AudioParams audio_filter_src; // 音频过滤器
#endif
    struct AudioParams audio_tgt;       // 音频参数
    struct SwrContext *swr_ctx;         // 音频转码上下文
    int frame_drops_early;                  // 
    int frame_drops_late;                       // 

    enum ShowMode {                     // 显示类型
        SHOW_MODE_NONE = -1,        // 无显示
        SHOW_MODE_VIDEO = 0,            // 显示视频
        SHOW_MODE_WAVES,                // 显示波浪,音频
        SHOW_MODE_RDFT,                 // 自适应滤波器
        SHOW_MODE_NB                        // 
    } show_mode;
    int16_t sample_array[SAMPLE_ARRAY_SIZE]; // 采样数组
    int sample_array_index;                 // 采样索引
    int last_i_start;                               // 上一开始
    RDFTContext *rdft;                      // 自适应滤波器上下文
    int rdft_bits;                                  // 自使用比特率
    FFTSample *rdft_data;                   // 快速傅里叶采样
    int xpos;                                       // 
    double last_vis_time;                       // 
    SDL_Texture *vis_texture;               // 音频Texture
    SDL_Texture *sub_texture;               // 字幕Texture
    SDL_Texture *vid_texture;               // 视频Texture

    int subtitle_stream;                        // 字幕码流Id
    AVStream *subtitle_st;                  // 字幕码流
    PacketQueue subtitleq;                  // 字幕包队列

    double frame_timer;                     // 帧计时器
    double frame_last_returned_time;    // 上一次返回时间
    double frame_last_filter_delay;     // 上一个过滤器延时
    int video_stream;                           // 视频码流Id
    AVStream *video_st;                     // 视频码流
    PacketQueue videoq;                 // 视频包队列
    double max_frame_duration;          // 最大帧显示时间 // maximum duration of a frame - above this, we consider the jump a timestamp discontinuity
    struct SwsContext *img_convert_ctx; // 视频转码上下文
    struct SwsContext *sub_convert_ctx; // 字幕转码上下文
    int eof;                                            // 结束标志

    char *filename;                             // 文件名
    int width, height, xleft, ytop;         // 宽高,其实坐标
    int step;                                       // 步进

#if CONFIG_AVFILTER
    int vfilter_idx;                                // 过滤器索引
    AVFilterContext *in_video_filter;   // 第一个视频滤镜 // the first filter in the video chain
    AVFilterContext *out_video_filter;  // 最后一个视频滤镜 // the last filter in the video chain
    AVFilterContext *in_audio_filter;   // 第一个音频过滤器 // the first filter in the audio chain
    AVFilterContext *out_audio_filter;  // 最后一个音频过滤器 // the last filter in the audio chain
    AVFilterGraph *agraph;                  // 音频过滤器 // audio filter graph
#endif

    // 上一个视频码流Id、上一个音频码流Id、上一个字幕码流Id
    int last_video_stream, last_audio_stream, last_subtitle_stream;

    SDL_cond *continue_read_thread; // 连续读线程
} VideoState;
5. 开启EventLoop
代码语言:javascript
复制
refresh_loop_wait_event(cur_stream, &event);

static void refresh_loop_wait_event(VideoState *is, SDL_Event *event) {
    double remaining_time = 0.0;
  //取出事件
    SDL_PumpEvents();
    //  如果事件不是要处理的,就会进行渲染的判断,然后继续取出事件的循环
    while (!SDL_PeepEvents(event, 1, SDL_GETEVENT, SDL_FIRSTEVENT, SDL_LASTEVENT)) {
      //是否显示鼠标
        if (!cursor_hidden && av_gettime_relative() - cursor_last_shown > CURSOR_HIDE_DELAY) {
            SDL_ShowCursor(0);
            cursor_hidden = 1;
        }
        //使用av_usleep来控制视频刷新的帧率
        if (remaining_time > 0.0)
            av_usleep((int64_t)(remaining_time * 1000000.0));
        remaining_time = REFRESH_RATE;
        //通知刷新的话。is->force_refresh==1.
        if (is->show_mode != SHOW_MODE_NONE && (!is->paused || is->force_refresh))
            //进入绘制
            video_refresh(is, &remaining_time);
        //继续下一个事件循环
        SDL_PumpEvents();
    }
}

通过这个方法,不断的来取出SDL的事件。同时通过这样的事件循环,不断video_refresh送显绘制。

读取线程read_thread

如上部分所示,通过stream_open方法,开启read_thread

read_thread 初始化参数

read_thread作为读取线程。

  1. 需要初始化AVformatContextAVStream
  2. 同时,在得到对应的AVStream之后,它还负责初始化好对应的AVCodecAVCodecContext,然后开启对应的解码线程。
  3. 最后,通过不断的av_read_frame,将数据读取出,送入队列。等待解码。
需要初始化AVformatContextAVStream

1. 显示先创建 AVformatContext

代码语言:javascript
复制
  ic = avformat_alloc_context();

** 2. 设置解码中断回调方法** 这个方法,会在网络中断的时候,发生调用

代码语言:javascript
复制
    ic->interrupt_callback.callback = decode_interrupt_cb;
    // 设置中断回调参数
    ic->interrupt_callback.opaque = is;

decode_interrupt_cb 方法

代码语言:javascript
复制
static int decode_interrupt_cb(void *ctx)
{
    VideoState *is = ctx;
    return is->abort_request;
}

3. 打开avformat_open_input

代码语言:javascript
复制
  err = avformat_open_input(&ic, is->filename, is->iformat, &format_opts);
  //同时,将其注入成全局的一个变量。但是具体如何使用呢??
 av_format_inject_global_side_data(ic);

4. 查找AVStream 找到不同的AVStream,并将其放入对应的数组中。等待后续使用。 找到视频流之后,还会再次同步显示的比例和视频的长宽

代码语言:javascript
复制
    for (i = 0; i < ic->nb_streams; i++) {
        AVStream *st = ic->streams[i];
        enum AVMediaType type = st->codecpar->codec_type;
        st->discard = AVDISCARD_ALL;
        if (type >= 0 && wanted_stream_spec[type] && st_index[type] == -1)
            if (avformat_match_stream_specifier(ic, st, wanted_stream_spec[type]) > 0)
                st_index[type] = i;
    }
    for (i = 0; i < AVMEDIA_TYPE_NB; i++) {
        if (wanted_stream_spec[i] && st_index[i] == -1) {
            av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Stream specifier %s does not match any %s stream\n", wanted_stream_spec[i], av_get_media_type_string(i));
            st_index[i] = INT_MAX;
        }
    }

    if (!video_disable)
        st_index[AVMEDIA_TYPE_VIDEO] =
            av_find_best_stream(ic, AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
                                st_index[AVMEDIA_TYPE_VIDEO], -1, NULL, 0);
    if (!audio_disable)
        st_index[AVMEDIA_TYPE_AUDIO] =
            av_find_best_stream(ic, AVMEDIA_TYPE_AUDIO,
                                st_index[AVMEDIA_TYPE_AUDIO],
                                st_index[AVMEDIA_TYPE_VIDEO],
                                NULL, 0);
    if (!video_disable && !subtitle_disable)
        st_index[AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE] =
            av_find_best_stream(ic, AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE,
                                st_index[AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE],
                                (st_index[AVMEDIA_TYPE_AUDIO] >= 0 ?
                                 st_index[AVMEDIA_TYPE_AUDIO] :
                                 st_index[AVMEDIA_TYPE_VIDEO]),
                                NULL, 0);

    is->show_mode = show_mode;
    //找到视频流之后,还会再次同步显示的比例和视频的长宽
    if (st_index[AVMEDIA_TYPE_VIDEO] >= 0) {
        AVStream *st = ic->streams[st_index[AVMEDIA_TYPE_VIDEO]];
        AVCodecParameters *codecpar = st->codecpar;
        AVRational sar = av_guess_sample_aspect_ratio(ic, st, NULL);
        if (codecpar->width)
            set_default_window_size(codecpar->width, codecpar->height, sar);
    }
开启对应的解码线程

打开stream_component_open对应的AVStream。打开解码线程。 ffplay中对应三种码流。(视频、音频和字幕,对应打开自己的解码线程)

代码语言:javascript
复制
   /* open the streams */
    if (st_index[AVMEDIA_TYPE_AUDIO] >= 0) {
        stream_component_open(is, st_index[AVMEDIA_TYPE_AUDIO]);
    }

    ret = -1;
    if (st_index[AVMEDIA_TYPE_VIDEO] >= 0) {
        ret = stream_component_open(is, st_index[AVMEDIA_TYPE_VIDEO]);
    }
    if (is->show_mode == SHOW_MODE_NONE)
        is->show_mode = ret >= 0 ? SHOW_MODE_VIDEO : SHOW_MODE_RDFT;

    if (st_index[AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE] >= 0) {
        stream_component_open(is, st_index[AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE]);
    }

开启对应的线程之前,会初始化好每个码流的AVCodecAVCodecContext

  • 初始化AVCodecAVCodecContext
代码语言:javascript
复制
    //创建AVCodecContext
   avctx = avcodec_alloc_context3(NULL);
    if (!avctx)
        return AVERROR(ENOMEM);
    //从找到对应的流中的codecpar,codecpar其实是avcodec_parameters,
    // 然后将它完全复制到创建的AVCodecContext
    ret = avcodec_parameters_to_context(avctx, ic->streams[stream_index]->codecpar);
    if (ret < 0)
        goto fail;
    avctx->pkt_timebase = ic->streams[stream_index]->time_base;
    
    //根据codec_id找出最合适的codec
    codec = avcodec_find_decoder(avctx->codec_id);

    switch(avctx->codec_type){
        case AVMEDIA_TYPE_AUDIO   : is->last_audio_stream    = stream_index; forced_codec_name =    audio_codec_name; break;
        case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE: is->last_subtitle_stream = stream_index; forced_codec_name = subtitle_codec_name; break;
        case AVMEDIA_TYPE_VIDEO   : is->last_video_stream    = stream_index; forced_codec_name =    video_codec_name; break;
    }
    //强制通过解码器的名字,来打开对应的解码器
    if (forced_codec_name)
        codec = avcodec_find_decoder_by_name(forced_codec_name);
    if (!codec) {
        if (forced_codec_name) av_log(NULL, AV_LOG_WARNING,
                                      "No codec could be found with name '%s'\n", forced_codec_name);
        else                   av_log(NULL, AV_LOG_WARNING,
                                      "No codec could be found with id %d\n", avctx->codec_id);
        ret = AVERROR(EINVAL);
        goto fail;
    }
    avctx->codec_id = codec->id;

    // 下面是设置属性,也不大懂。。这些属性的意思
    if (stream_lowres > codec->max_lowres) {
        av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "The maximum value for lowres supported by the decoder is %d\n",
                codec->max_lowres);
        stream_lowres = codec->max_lowres;
    }
    avctx->lowres = stream_lowres;

    if (fast)
        avctx->flags2 |= AV_CODEC_FLAG2_FAST;

    opts = filter_codec_opts(codec_opts, avctx->codec_id, ic, ic->streams[stream_index], codec);
   //av_dict_set方法,传入参数的效果,等同于我们用命令行时 - 的传递方式
    if (!av_dict_get(opts, "threads", NULL, 0))
        av_dict_set(&opts, "threads", "auto", 0);
    if (stream_lowres)
        av_dict_set_int(&opts, "lowres", stream_lowres, 0);
    if (avctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO || avctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO)
        av_dict_set(&opts, "refcounted_frames", "1", 0);
    if ((ret = avcodec_open2(avctx, codec, &opts)) < 0) {
        goto fail;
    }
    if ((t = av_dict_get(opts, "", NULL, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX))) {
        av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Option %s not found.\n", t->key);
        ret =  AVERROR_OPTION_NOT_FOUND;
        goto fail;
    }
  • 初始化对应的解码线程 有了AVCodecContext 和AVCodec 之后,就可以初始化解码线程了 对解码器的参数再次配置(音频需要), 然后decoder_init方法初始化Decoder结构体
代码语言:javascript
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static void decoder_init(Decoder *d, AVCodecContext *avctx, PacketQueue *queue, SDL_cond *empty_queue_cond) {
    memset(d, 0, sizeof(Decoder));
    d->avctx = avctx;
    d->queue = queue;
    d->empty_queue_cond = empty_queue_cond;
    d->start_pts = AV_NOPTS_VALUE;
    d->pkt_serial = -1;
}

decoder_start 正式开启线程。

代码语言:javascript
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static int decoder_start(Decoder *d, int (*fn)(void *), void *arg)
{
    packet_queue_start(d->queue);
    d->decoder_tid = SDL_CreateThread(fn, "decoder", arg);
    if (!d->decoder_tid) {
        av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "SDL_CreateThread(): %s\n", SDL_GetError());
        return AVERROR(ENOMEM);
    }
    return 0;
}

packet_queue_start 开启线程之前,将flush_pkt送入PacketQueue队列当中。

代码语言:javascript
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static void packet_queue_start(PacketQueue *q)
{
    SDL_LockMutex(q->mutex);
    q->abort_request = 0;
    packet_queue_put_private(q, &flush_pkt);
    SDL_UnlockMutex(q->mutex);
}
不断的av_read_frame,将数据读取出,送入队列

ps:快进的逻辑后面分析

读取av_read_frame

代码语言:javascript
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 ret = av_read_frame(ic, pkt);

读取失败,各个流中送入空包,同时锁住continue_read_thread,等待10ms

代码语言:javascript
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 if (ret < 0) {
 // 读取结束或失败。会想各个流,送入一个空的packet.为什么要送入空的packet??
            if ((ret == AVERROR_EOF || avio_feof(ic->pb)) && !is->eof) {
                if (is->video_stream >= 0)
                    packet_queue_put_nullpacket(&is->videoq, is->video_stream);
                if (is->audio_stream >= 0)
                    packet_queue_put_nullpacket(&is->audioq, is->audio_stream);
                if (is->subtitle_stream >= 0)
                    packet_queue_put_nullpacket(&is->subtitleq, is->subtitle_stream);
                is->eof = 1;
            }
            if (ic->pb && ic->pb->error)
                break;
            //读取失败的话,读取失败的原因有很多,其他地方可能会重新Signal这个锁condition。如果没有singal这个condition的话,就会等待10ms之后,再释放,重新循环读取. 那这个continue_read_thread 到底是锁了哪呢?
            SDL_LockMutex(wait_mutex);
            SDL_CondWaitTimeout(is->continue_read_thread, wait_mutex, 10);
            SDL_UnlockMutex(wait_mutex);
            continue;
        } else {
            is->eof = 0;
        }

todo:continue_read_thread 等同于队列中的empty_queue_cond???

读取成功,送入队列 变量pkt中就是我们读取到的数据。

代码语言:javascript
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/* check if packet is in play range specified by user, then queue, otherwise discard */
        //记录stream_start_time
        stream_start_time = ic->streams[pkt->stream_index]->start_time;
        //如果没有pts, 就用dts
        pkt_ts = pkt->pts == AV_NOPTS_VALUE ? pkt->dts : pkt->pts;
        //判断是否在范围内。如果duration还没被定义的话,通过
         //或者在定义的duration内才可以,用当前的pts-start_time .
        //duration 会在解码器打开之后,才会被初始化
        pkt_in_play_range = duration == AV_NOPTS_VALUE ||
                (pkt_ts - (stream_start_time != AV_NOPTS_VALUE ? stream_start_time : 0)) *
                av_q2d(ic->streams[pkt->stream_index]->time_base) -
                (double)(start_time != AV_NOPTS_VALUE ? start_time : 0) / 1000000
                <= ((double)duration / 1000000);
        // 将解复用得到的数据包添加到对应的待解码队列中
        if (pkt->stream_index == is->audio_stream && pkt_in_play_range) {
            packet_queue_put(&is->audioq, pkt);
        } else if (pkt->stream_index == is->video_stream && pkt_in_play_range
                   && !(is->video_st->disposition & AV_DISPOSITION_ATTACHED_PIC)) {
            packet_queue_put(&is->videoq, pkt);
        } else if (pkt->stream_index == is->subtitle_stream && pkt_in_play_range) {
            packet_queue_put(&is->subtitleq, pkt);
        } else {
            av_packet_unref(pkt);
        }

最后退出时,需要关闭对应资源 这个线程关闭的时候。会清空AVFormatContext 和锁资源

代码语言:javascript
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if (ic && !is->ic)
        avformat_close_input(&ic);

    if (ret != 0) {
        SDL_Event event;

        event.type = FF_QUIT_EVENT;
        event.user.data1 = is;
        SDL_PushEvent(&event);
    }
    SDL_DestroyMutex(wait_mutex);
    return 0;
入列的操作

整体的流程如上,让我们在特别关注一下,具体的入列的操作

MyAVPacketList结构体 PacketList中存储的单元是自己定义的MyAVPacketList结构体

代码语言:javascript
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typedef struct MyAVPacketList {
    AVPacket pkt;
    struct MyAVPacketList *next;
    int serial;
} MyAVPacketList;

结构体中主要是保存了AVPacket数据和队列的下一个的指针。 同时还保留了一个serial变量。它可以理解成操作数。在初始化和快进的时候,会增加操作数。小于的操作数,在下一次显示的时候,会直接被抛弃。

队列操作packet_queue_put

代码语言:javascript
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static int packet_queue_put(PacketQueue *q, AVPacket *pkt)
{
    int ret;
    //锁住队列中的互斥锁。这个锁是每个队列自己的
    SDL_LockMutex(q->mutex);
    ret = packet_queue_put_private(q, pkt);
    SDL_UnlockMutex(q->mutex);

    // 如果不是flush类型的包,并且没有成功入队,则销毁当前的包
    if (pkt != &flush_pkt && ret < 0)
        av_packet_unref(pkt);

    return ret;
}

static int packet_queue_put_private(PacketQueue *q, AVPacket *pkt)
{
    MyAVPacketList *pkt1;

    // 如果队列本身处于舍弃状态,则直接返回-1
    if (q->abort_request)
       return -1;

    // 创建一个包
    pkt1 = av_malloc(sizeof(MyAVPacketList));
    if (!pkt1)
        return -1;
    pkt1->pkt = *pkt;
    pkt1->next = NULL;

    // 判断包是否数据flush类型,调整包序列
    // 在创建decoder thread时,会刷入一个flush_pkt,这个时候会提高serial
    if (pkt == &flush_pkt)
        q->serial++;
    pkt1->serial = q->serial;

    // 调整指针。存入队尾,若没有队尾,就放在开头。
    if (!q->last_pkt)
        q->first_pkt = pkt1;
    else
        q->last_pkt->next = pkt1;
    q->last_pkt = pkt1;
    q->nb_packets++;
    q->size += pkt1->pkt.size + sizeof(*pkt1);
    q->duration += pkt1->pkt.duration;
    /* XXX: should duplicate packet data in DV case */
    // 条件信号
   //通知读的部分,有数据了,可以继续读取了
    //q->cond 在读取的时候,如果没有数据就会锁住,这样,生产了数据,就会通知读取。相等于一个读锁
    SDL_CondSignal(q->cond);
    return 0;
}

队列操作packet_queue_put_nullpacket 在读取错误时,也会丢入一个空白。

代码语言:javascript
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static int packet_queue_put_nullpacket(PacketQueue *q, int stream_index)
{
    // 创建一个空数据的包
    AVPacket pkt1, *pkt = &pkt1;
    av_init_packet(pkt);
    pkt->data = NULL;
    pkt->size = 0;
    pkt->stream_index = stream_index;
    return packet_queue_put(q, pkt);
}
其他

弄清楚q->mutex 是什么锁 主线程初始化中,进行初始化的,是每个PacketQueue 都有一个自己的互斥锁和条件锁的。

代码语言:javascript
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static int packet_queue_init(PacketQueue *q)
{
    // 为一个包队列分配内存
    memset(q, 0, sizeof(PacketQueue));
    // 创建互斥锁
    q->mutex = SDL_CreateMutex();
    if (!q->mutex) {
        av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "SDL_CreateMutex(): %s\n", SDL_GetError());
        return AVERROR(ENOMEM);
    }
    // 创建条件锁
    q->cond = SDL_CreateCond();
    if (!q->cond) {
        av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "SDL_CreateCond(): %s\n", SDL_GetError());
        return AVERROR(ENOMEM);
    }
    // 默认情况舍弃入队的数据
    q->abort_request = 1;
    return 0;
}

条件锁q->cond在读取的时候,如果没有数据就会锁住,这样,生产了数据,就会通知读取。相等于一个读锁

视频解码线程video_thread

read_thread的中对应视频流时,初始化好了AVCodecAVCodecContext。通过decoder_start方法,开启了video_thread。 在video_thread中需要创建AVFrame来接受解码后的数据,确定视频的帧率。 然后开启解码循环。 不断的从队列中获取解码前的数据,然后送入解码器解码。 再得到解码后的数据,在送入对应的队列当中。

初始化参数

创建AVFrame和得到大致的视频帧率

代码语言:javascript
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    //创建AVFrame
    AVFrame *frame = av_frame_alloc();
    //设置好time_base和frame_rate
    AVRational tb = is->video_st->time_base;
    // 猜测视频帧率
    AVRational frame_rate = av_guess_frame_rate(is->ic, is->video_st, NULL);
开始循环解码

从队列中取得解码器的数据packet_queue_get 取到要解码的数据,放到 &d->pkt_temp上

代码语言:javascript
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do {
        int ret = -1;
        // 如果处于舍弃状态,直接返回
        if (d->queue->abort_request)
            return -1;
        // 如果当前没有包在等待,或者队列的序列不相同时,取出下一帧
        if (!d->packet_pending || d->queue->serial != d->pkt_serial) {
            AVPacket pkt;
            do {
                // 队列为空
                if (d->queue->nb_packets == 0)
                    //当队列为空的时候,就会通知释放这个条件锁。之前在读取线程,读取失败的时候,也有锁住这个锁进行等待。
                    SDL_CondSignal(d->empty_queue_cond);
                // 从队列中取数据
                if (packet_queue_get(d->queue, &pkt, 1, &d->pkt_serial) < 0)
                    return -1;
                // 如果是第一个数据,则会把数据清空一遍。然后开始获取
                if (pkt.data == flush_pkt.data) {
                    //重置解码器的状态,因为第一次开始解码或者快进的时候,会先存入一个flush_data,当取到这个的时候,就需要去/重置解码器的状态
                //Reset the internal decoder state / flush internal buffers. Should be called
                    avcodec_flush_buffers(d->avctx);
                    d->finished = 0;
                    d->next_pts = d->start_pts;
                    d->next_pts_tb = d->start_pts_tb;
                }
            } while (pkt.data == flush_pkt.data || d->queue->serial != d->pkt_serial);
            // 释放包
            av_packet_unref(&d->pkt);
            // 更新包
            d->pkt_temp = d->pkt = pkt;
            // 包等待
            d->packet_pending = 1;
        }

得到pkt_temp之后,送入解码器进行解码 解码成功后,还需要得去对应的pts。

代码语言:javascript
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// 根据解码器类型判断是音频还是视频还是字幕
        switch (d->avctx->codec_type) {
            // 视频解码
            case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
                // 解码视频
                ret = avcodec_decode_video2(d->avctx, frame, &got_frame, &d->pkt_temp);
                // 解码成功,更新时间戳
                if (got_frame) {
                    if (decoder_reorder_pts == -1) {
                        frame->pts = av_frame_get_best_effort_timestamp(frame);
                    } else if (!decoder_reorder_pts) {      // 如果不重新排列时间戳,则需要更新帧的pts
                        frame->pts = frame->pkt_dts;
                    }
                }
                break;

            // 音频解码
            case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
                // 音频解码
                ret = avcodec_decode_audio4(d->avctx, frame, &got_frame, &d->pkt_temp);
                // 音频解码完成,更新时间戳
                if (got_frame) {
                    AVRational tb = (AVRational){1, frame->sample_rate};
                    // 更新帧的时间戳
                    if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
                        frame->pts = av_rescale_q(frame->pts, av_codec_get_pkt_timebase(d->avctx), tb);
                    else if (d->next_pts != AV_NOPTS_VALUE)
                        frame->pts = av_rescale_q(d->next_pts, d->next_pts_tb, tb);
                    // 更新下一时间戳
                    if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE) {
                        d->next_pts = frame->pts + frame->nb_samples;
                        d->next_pts_tb = tb;
                    }
                }
                break;
            // 字幕解码
            case AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE:
                ret = avcodec_decode_subtitle2(d->avctx, sub, &got_frame, &d->pkt_temp);
                break;
        }

        // 判断是否解码成功
       //  如果解码失败的话,包继续等待
        if (ret < 0) {
            d->packet_pending = 0;
        } else {
            d->pkt_temp.dts =
            d->pkt_temp.pts = AV_NOPTS_VALUE;
            //下面这个操作不明白???
            if (d->pkt_temp.data) {
                if (d->avctx->codec_type != AVMEDIA_TYPE_AUDIO)
                    ret = d->pkt_temp.size;

                d->pkt_temp.data += ret;
                d->pkt_temp.size -= ret;
                
                if (d->pkt_temp.size <= 0)
                    d->packet_pending = 0;
            } else {
                if (!got_frame) {
                    d->packet_pending = 0;
                    d->finished = d->pkt_serial;
                }
            }
        }

得到pkt_temp之后,还需要判断,是否需要抛弃

代码语言:javascript
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static int get_video_frame(VideoState *is, AVFrame *frame)
{
    int got_picture;
    // 解码视频帧
    if ((got_picture = decoder_decode_frame(&is->viddec, frame, NULL)) < 0)
        return -1;
    // 判断是否解码成功
    if (got_picture) {
        double dpts = NAN;

        if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
            //通过 pts*av_q2d(timebase)可以得到准确的时间
            dpts = av_q2d(is->video_st->time_base) * frame->pts;
        
        //重新得到视频的比例
        frame->sample_aspect_ratio = av_guess_sample_aspect_ratio(is->ic, is->video_st, frame);
        // 判断是否需要舍弃该帧。
        if (framedrop>0 || (framedrop && get_master_sync_type(is) != AV_SYNC_VIDEO_MASTER)) {
            if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE) {
                //得到的是当前的时间和时间钟之间的差值。
                double diff = dpts - get_master_clock(is);
                if (!isnan(diff) && fabs(diff) < AV_NOSYNC_THRESHOLD &&
                    diff - is->frame_last_filter_delay < 0 &&
                    is->viddec.pkt_serial == is->vidclk.serial &&
                    is->videoq.nb_packets) {
                    is->frame_drops_early++;
                    av_frame_unref(frame);
                    got_picture = 0;
                }
            }
        }
    }

    return got_picture;
}

计算时间和入列

代码语言:javascript
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// 计算帧的pts、duration等
            //每一帧的时长,应该就是等于帧率的倒数
            duration = (frame_rate.num && frame_rate.den ? av_q2d((AVRational){frame_rate.den, frame_rate.num}) : 0);
            pts = (frame->pts == AV_NOPTS_VALUE) ? NAN : frame->pts * av_q2d(tb);
            // 放入到已解码队列
            ret = queue_picture(is, frame, pts, duration, av_frame_get_pkt_pos(frame), is->viddec.pkt_serial);
            av_frame_unref(frame);

将已经解码的数据放到队列当中queue_picture

代码语言:javascript
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static int queue_picture(VideoState *is, AVFrame *src_frame, double pts, double duration, int64_t pos, int serial)
{
    Frame *vp;

#if defined(DEBUG_SYNC)
    printf("frame_type=%c pts=%0.3f\n",
           av_get_picture_type_char(src_frame->pict_type), pts);
#endif
    
  //先从队列中取。因为要queue的大小有限,所以先判断是否可以继续写入
    if (!(vp = frame_queue_peek_writable(&is->pictq)))
        return -1;

    vp->sar = src_frame->sample_aspect_ratio;
    vp->uploaded = 0;

    vp->width = src_frame->width;
    vp->height = src_frame->height;
    vp->format = src_frame->format;

    vp->pts = pts;
    vp->duration = duration;
    vp->pos = pos;
    vp->serial = serial;

    set_default_window_size(vp->width, vp->height, vp->sar);
    
    //将src中的数据送入vp当中,并且重置src
    av_frame_move_ref(vp->frame, src_frame);
    //重新推入
    frame_queue_push(&is->pictq);
    return 0;
}

/**
 * 查找可写帧
 * @param  f [description]
 * @return   [description]
 */
static Frame *frame_queue_peek_writable(FrameQueue *f)
{
    /* wait until we have space to put a new frame */
    SDL_LockMutex(f->mutex);
    // 如果帧队列大于最大
    while (f->size >= f->max_size &&
           !f->pktq->abort_request) {
        SDL_CondWait(f->cond, f->mutex);
    }
    SDL_UnlockMutex(f->mutex);

    if (f->pktq->abort_request)
        return NULL;
    
    //writable index 是 windex
    return &f->queue[f->windex];
}

static void frame_queue_push(FrameQueue *f)
{
    //会将可写的index偏移
    if (++f->windex == f->max_size)
        f->windex = 0;
    SDL_LockMutex(f->mutex);
    f->size++;
    SDL_CondSignal(f->cond);
    SDL_UnlockMutex(f->mutex);
}

已放入队列,最后 av_frame_unref(frame) 原来的创建的frame就可以了释放了。

其他

attached_pic入列 attached_pic的意思是有附带的图片。比如说一些MP3,AAC音频文件附带的专辑封面。所以,就是如果有,就去显示吧。

代码语言:javascript
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is->queue_attachments_req = 1;

主线程视频显示部分

在主线程的EventLoop开启之后,会进行绘制。先会根据主的时间钟进行同步,然后进行显示。这里我们因为只分析视频部分。所以就不关注时间钟的同步了。

视频的显示

同步后时间,取到具体的frame时,就送入显示。

代码语言:javascript
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/* display the current picture, if any */
static void video_display(VideoState *is)
{
     //当window还没创建的时候,就是第一次,会去初始化
    if (!window)
        video_open(is);
  
    //SDL常规操作两则
    SDL_SetRenderDrawColor(renderer, 0, 0, 0, 255);
    SDL_RenderClear(renderer);
    if (is->audio_st && is->show_mode != SHOW_MODE_VIDEO)
        video_audio_display(is);
    else if (is->video_st)
        //video走这里
        video_image_display(is);
    //送显
    SDL_RenderPresent(renderer);
}
  • 第一次会进入video_open。 先去创建SDL_WindowSDL_Renderer。 举Android的例子来说,在Android中SDL使用的是OpenGL。 SDL_CreateWindow就是通过ANativeWindow 来创建一个GL Surface。同时创建GLContext。 SDL_CreateRenderer 就是glmakeCurrent, 同时对Renderer的各个方法进行初始化,以供后面调用。
  • 确认打开做好SDL_WindowSDL_Renderer之后,就会调用 video_image_display进行显示。
代码语言:javascript
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static void video_image_display(VideoState *is)
{
    Frame *vp;
    Frame *sp = NULL;
    SDL_Rect rect;

    vp = frame_queue_peek_last(&is->pictq);
    
    //省略了关于字幕的部分...
    
    //计算SDL_Rect  就是当前显示的范围
    calculate_display_rect(&rect, is->xleft, is->ytop, is->width, is->height, vp->width, vp->height, vp->sar);
    
    //如果这一帧还没显示过
    if (!vp->uploaded) {
        int sdl_pix_fmt = vp->frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P ? SDL_PIXELFORMAT_YV12 : SDL_PIXELFORMAT_ARGB8888;
        //如果需要重新创建纹理的话
        if (realloc_texture(&is->vid_texture, sdl_pix_fmt, vp->frame->width, vp->frame->height, SDL_BLENDMODE_NONE, 0) < 0)
            return;
        //刷新纹理
        if (upload_texture(is->vid_texture, vp->frame, &is->img_convert_ctx) < 0)
            return;
        vp->uploaded = 1;
        vp->flip_v = vp->frame->linesize[0] < 0;
    }

    SDL_RenderCopyEx(renderer, is->vid_texture, NULL, &rect, 0, NULL, vp->flip_v ? SDL_FLIP_VERTICAL : 0);
    if (sp) {
#if USE_ONEPASS_SUBTITLE_RENDER
        SDL_RenderCopy(renderer, is->sub_texture, NULL, &rect);
#else
        int i;
        double xratio = (double)rect.w / (double)sp->width;
        double yratio = (double)rect.h / (double)sp->height;
        for (i = 0; i < sp->sub.num_rects; i++) {
            SDL_Rect *sub_rect = (SDL_Rect*)sp->sub.rects[i];
            SDL_Rect target = {.x = rect.x + sub_rect->x * xratio,
                               .y = rect.y + sub_rect->y * yratio,
                               .w = sub_rect->w * xratio,
                               .h = sub_rect->h * yratio};
            SDL_RenderCopy(renderer, is->sub_texture, sub_rect, &target);
        }
#endif
    }
}

通过calculate_display_rectton这里的就是计算需要显示的区域。 然后如果还没创建纹理的话,在realloc_texture内调用SDL_CreateTexture来创建纹理。 在upload_texture内调用SDL_UpdateTexture来更新纹理。 最后是进行SDL_RendererCopy.或者SDL_RendererCopyEx(SDL_RendererCopy的加强版,可以通知显示区域和翻转)。 然后送显SDL_CreateTexture。 这里可以看到依旧是SDL视频送显的经典套路。

SDL视频送显的经典套路.png

处理按键的事件

这部分暂时掠过...

总结

整体的流程.jpg

image.png

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原始发表:2018.11.19 ,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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目录
  • ffplay中的线程模型
  • 概述
    • 以视频流为例子。
    • ffplay初始化(main_thread)
      • 1. 对FFmpeg的初始化
        • 2. 对传递的参数进行初始化
          • 3. SDL的初始化
            • 4. 通过stream_open函数,开启read_thread读取线程
              • 5. 开启EventLoop
              • 读取线程read_thread
                • read_thread 初始化参数
                  • 需要初始化AVformatContext和AVStream。
                  • 开启对应的解码线程
                  • 不断的av_read_frame,将数据读取出,送入队列
                  • 入列的操作
              • 视频解码线程video_thread
                • 初始化参数
                  • 开始循环解码
                    • 其他
                    • 主线程视频显示部分
                      • 视频的显示
                      • 总结
                      领券
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