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ffplay.c函数结构简单分析(画图)
最近重温了一下FFplay的源代码。FFplay是FFmpeg项目提供的播放器示例。尽管FFplay只是一个简单的播放器示例,它的源代码的量也是不少的。之前看代码,主要是集中于某一个“点”进行研究,而没有从总体结构上进行分析。本文就打算弥补之前学习的不足,从总体结构上分析一下FFplay的源代码,画图理一下它的结构。其中还有诸多不足,以后有机会慢慢完善。
说明一下自己画的结构图的规则:图中仅画出了比较重要的函数之间的调用关系。粉红色的函数是FFmpeg编解码类库(libavcodec,libavformat等)的API。紫色的函数是SDL的API。其他不算很重要的函数就不再列出了。
在看ffplay.c的代码之前,最好先看一下简单的代码了解FFmpeg播放一个视频的核心代码:
http://my.csdn.net/leixiaohua1020/album/detail/1788077
调用了如下函数
av_register_all():注册所有编码器和解码器。
show_banner():打印输出FFmpeg版本信息(编译时间,编译选项,类库信息等)。
parse_options():解析输入的命令。
SDL_Init():SDL初始化。
stream_open ():打开输入媒体。
event_loop():处理各种消息,不停地循环下去。
下图红框中的内容即为show_banner()的输出结果。
parse_options()调用了如下函数:
parse_option():解析一个输入选项。具体的解析步骤不再赘述。parse_options()会循环调用parse_option()直到所有选项解析完毕。FFmpeg的每一个选项信息存储在一个OptionDef结构体中。定义如下:
其中的重要字段:
name:用于存储选项的名称。例如“i”,“f”,“codec”等等。
flags:存储选项值的类型。例如:HAS_ARG(包含选项值),OPT_STRING(选项值为字符串类型),OPT_TIME(选项值为时间类型。
u:存储该选项的处理函数。
help:选项的说明信息。
FFmpeg使用一个名称为options,类型为OptionDef的数组存储所有的选项。有一部分通用选项存储在cmdutils_common_opts.h中。这些选项对于FFmpeg,FFplay以及FFprobe都试用。
cmdutils_common_opts.h内容如下:
options数组的定义位于ffplay.c中,如下所示:
选项众多,简单举几个例子:
强行设置设置屏幕的宽度选项(“-x”选项):
可以看出其作用是解析输入的字符串为整数并赋值给全局变量screen_width。
全屏(“-fs”选项)
从代码中可以看出,“-fs”选项包含布尔型选项值(OPT_BOOL),并绑定了全局变量is_full_screen。选项说明是"force full screen"。
stream_open()调用了如下函数:
packet_queue_init():初始化各个PacketQueue(视频/音频/字幕)
read_thread():读取媒体信息线程。
avformat_find_stream_info():获得媒体信息。
av_dump_format():输出媒体信息到控制台。
stream_component_open():分别打开视频/音频/字幕解码线程。
refresh_thread():视频刷新线程。
av_read_frame():获取一帧压缩编码数据(即一个AVPacket)。
packet_queue_put():根据压缩编码数据类型的不同(视频/音频/字幕),放到不同的PacketQueue中。
av_usleep():每两次发送之间,间隔一段时间。
avcodec_find_decoder():获得解码器。
avcodec_open2():打开解码器。
audio_open():打开音频解码。
SDL_PauseAudio(0):SDL中播放音频的函数。
video_thread():创建视频解码线程。
subtitle_thread():创建字幕解码线程。
packet_queue_start():初始化PacketQueue。
audio_open()调用了如下函数
SDL_OpenAudio():SDL中打开音频设备的函数。注意它是根据SDL_AudioSpec参数打开音频设备。SDL_AudioSpec中的callback字段指定了音频播放的回调函数sdl_audio_callback()。当音频设备需要更多数据的时候,会调用该回调函数。因此该函数是会被反复调用的。
下面来看一下SDL_AudioSpec中指定的回调函数sdl_audio_callback()。
sdl_audio_callback()调用了如下函数
audio_decode_frame():解码音频数据。
update_sample_display():当不显示视频图像,而是显示音频波形的时候,调用此函数。
audio_decode_frame()调用了如下函数
packet_queue_get():获取音频压缩编码数据(一个AVPacket)。
avcodec_decode_audio4():解码音频压缩编码数据(得到一个AVFrame)。
swr_init():初始化libswresample中的SwrContext。libswresample用于音频采样采样数据(PCM)的转换。
swr_convert():转换音频采样率到适合系统播放的格式。
swr_free():释放SwrContext。
video_thread()调用了如下函数
avcodec_alloc_frame():初始化一个AVFrame。
get_video_frame():获取一个存储解码后数据的AVFrame。
queue_picture():
get_video_frame()调用了如下函数
packet_queue_get():获取视频压缩编码数据(一个AVPacket)。
avcodec_decode_video2():解码视频压缩编码数据(得到一个AVFrame)。
queue_picture()调用了如下函数
SDL_LockYUVOverlay():锁定一个SDL_Overlay。
sws_getCachedContext():初始化libswscale中的SwsContext。Libswscale用于图像的Raw格式数据(YUV,RGB)之间的转换。注意sws_getCachedContext()和sws_getContext()功能是一致的。
sws_scale():转换图像数据到适合系统播放的格式。
SDL_UnlockYUVOverlay():解锁一个SDL_Overlay。
subtitle_thread()调用了如下函数
packet_queue_get():获取字幕压缩编码数据(一个AVPacket)。
PS:该循环确实是无止尽的,其形式为如下
event_loop()函数调用关系如下所示。
根据event_loop()中SDL_WaitEvent()接收到的SDL_Event类型的不同,会调用不同的函数进行处理(从编程的角度来说就是一个switch()语法)。图中仅仅列举了几个例子:
SDLK_ESCAPE(按下“ESC”键):do_exit()。退出程序。
SDLK_f(按下“f”键):toggle_full_screen()。切换全屏显示。
SDLK_SPACE(按下“空格”键):toggle_pause()。切换“暂停”。
SDLK_DOWN(按下鼠标键):stream_seek()。跳转到指定的时间点播放。
SDL_VIDEORESIZE(窗口大小发生变化):SDL_SetVideoMode()。重新设置宽高。
FF_REFRESH_EVENT(视频刷新事件(自定义事件)):video_refresh()。刷新视频。
下面分析一下do_exit()函数。该函数用于退出程序。函数的调用关系如下图所示。
do_exit()函数调用了以下函数
stream_close():关闭打开的媒体。
SDL_Quit():关闭SDL。
stream_close()函数调用了以下函数
packet_queue_destroy():释放PacketQueue。
SDL_FreeYUVOverlay():释放SDL_Overlay。
sws_freeContext():释放SwsContext。
下面重点分析video_refresh()函数。该函数用于将图像显示到显示器上。函数的调用关系如下图所示。
video_refresh()函数调用了以下函数
video_display():显示像素数据到屏幕上。
show_status:这算不上是一个函数,但是是一个独立的功能模块,因此列了出来。该部分打印输出播放的状态至屏幕上。如下图所示。
video_display()函数调用了以下函数
video_open():初始化的时候调用,打开播放窗口。
video_audio_display():显示音频波形图(或者频谱图)的时候调用。里面包含了不少画图操作。
video_image_display():显示视频画面的时候调用。
video_open()函数调用了以下函数
SDL_SetVideoMode():设置SDL_Surface(即SDL最基础的黑色的框)的大小等信息。
SDL_WM_SetCaption():设置SDL_Surface对应窗口的标题文字。
video_audio_display()函数调用了以下函数
SDL_MapRGB():获得指定(R,G,B)以及SDL_PixelFormat的颜色数值。例如获得黑色的值,作为背景。(R,G,B)为(0x00,0x00,0x00)。
fill_rectangle():将指定颜色显示到屏幕上。
SDL_UpdateRect():更新屏幕。
video_image_display()函数调用了以下函数
calculate_display_rect():计算显示画面的位置。当拉伸了SDL的窗口的时候,可以让其中的视频保持纵横比。
SDL_DisplayYUVOverlay():显示画面至屏幕。
说明一下自己画的结构图的规则:图中仅画出了比较重要的函数之间的调用关系。粉红色的函数是FFmpeg编解码类库(libavcodec,libavformat等)的API。紫色的函数是SDL的API。其他不算很重要的函数就不再列出了。
在看ffplay.c的代码之前,最好先看一下简单的代码了解FFmpeg播放一个视频的核心代码:
100行代码实现最简单的基于FFMPEG+SDL的视频播放器
最简单的基于FFmpeg+SDL的音频播放器
总体结构图
FFplay的总体函数调用结构图如下图所示。
http://my.csdn.net/leixiaohua1020/album/detail/1788077
上面地址的那张图保存下来的话就是一张清晰的图片了。
下文对主要函数分别解析。main()
main()是FFplay的主函数。调用了如下函数
av_register_all():注册所有编码器和解码器。
show_banner():打印输出FFmpeg版本信息(编译时间,编译选项,类库信息等)。
parse_options():解析输入的命令。
SDL_Init():SDL初始化。
stream_open ():打开输入媒体。
event_loop():处理各种消息,不停地循环下去。
下图红框中的内容即为show_banner()的输出结果。
parse_options()
parse_options()解析全部输入选项。即将输入命令“ffplay -f h264 test.264”中的“-f”这样的命令解析出来。其函数调用结构如下图所示。需要注意的是,FFplay(ffplay.c)的parse_options()和FFmpeg(ffmpeg.c)中的parse_options()实际上是一样的。因此本部分的内容和《ffmpeg.c函数结构简单分析(画图)》中的parse_options()有很多重复的地方。parse_option():解析一个输入选项。具体的解析步骤不再赘述。parse_options()会循环调用parse_option()直到所有选项解析完毕。FFmpeg的每一个选项信息存储在一个OptionDef结构体中。定义如下:
typedef struct OptionDef { const char *name; int flags; #define HAS_ARG 0x0001 #define OPT_BOOL 0x0002 #define OPT_EXPERT 0x0004 #define OPT_STRING 0x0008 #define OPT_VIDEO 0x0010 #define OPT_AUDIO 0x0020 #define OPT_INT 0x0080 #define OPT_FLOAT 0x0100 #define OPT_SUBTITLE 0x0200 #define OPT_INT64 0x0400 #define OPT_EXIT 0x0800 #define OPT_DATA 0x1000 #define OPT_PERFILE 0x2000 /* the option is per-file (currently ffmpeg-only). implied by OPT_OFFSET or OPT_SPEC */ #define OPT_OFFSET 0x4000 /* option is specified as an offset in a passed optctx */ #define OPT_SPEC 0x8000 /* option is to be stored in an array of SpecifierOpt. Implies OPT_OFFSET. Next element after the offset is an int containing element count in the array. */ #define OPT_TIME 0x10000 #define OPT_DOUBLE 0x20000 union { void *dst_ptr; int (*func_arg)(void *, const char *, const char *); size_t off; } u; const char *help; const char *argname; } OptionDef;
其中的重要字段:
name:用于存储选项的名称。例如“i”,“f”,“codec”等等。
flags:存储选项值的类型。例如:HAS_ARG(包含选项值),OPT_STRING(选项值为字符串类型),OPT_TIME(选项值为时间类型。
u:存储该选项的处理函数。
help:选项的说明信息。
FFmpeg使用一个名称为options,类型为OptionDef的数组存储所有的选项。有一部分通用选项存储在cmdutils_common_opts.h中。这些选项对于FFmpeg,FFplay以及FFprobe都试用。
cmdutils_common_opts.h内容如下:
{ "L" , OPT_EXIT, {(void*)show_license}, "show license" }, { "h" , OPT_EXIT, {(void*) show_help}, "show help", "topic" }, { "?" , OPT_EXIT, {(void*)show_help}, "show help", "topic" }, { "help" , OPT_EXIT, {(void*)show_help}, "show help", "topic" }, { "-help" , OPT_EXIT, {(void*)show_help}, "show help", "topic" }, { "version" , OPT_EXIT, {(void*)show_version}, "show version" }, { "formats" , OPT_EXIT, {(void*)show_formats }, "show available formats" }, { "codecs" , OPT_EXIT, {(void*)show_codecs }, "show available codecs" }, { "decoders" , OPT_EXIT, {(void*)show_decoders }, "show available decoders" }, { "encoders" , OPT_EXIT, {(void*)show_encoders }, "show available encoders" }, { "bsfs" , OPT_EXIT, {(void*)show_bsfs }, "show available bit stream filters" }, { "protocols" , OPT_EXIT, {(void*)show_protocols}, "show available protocols" }, { "filters" , OPT_EXIT, {(void*)show_filters }, "show available filters" }, { "pix_fmts" , OPT_EXIT, {(void*)show_pix_fmts }, "show available pixel formats" }, { "layouts" , OPT_EXIT, {(void*)show_layouts }, "show standard channel layouts" }, { "sample_fmts", OPT_EXIT, {(void*)show_sample_fmts }, "show available audio sample formats" }, { "loglevel" , HAS_ARG, {(void*)opt_loglevel}, "set libav* logging level", "loglevel" }, { "v", HAS_ARG, {(void*)opt_loglevel}, "set libav* logging level", "loglevel" }, { "debug" , HAS_ARG, {(void*)opt_codec_debug}, "set debug flags", "flags" }, { "fdebug" , HAS_ARG, {(void*)opt_codec_debug}, "set debug flags", "flags" }, { "report" , 0, {(void*)opt_report}, "generate a report" }, { "max_alloc" , HAS_ARG, {(void*) opt_max_alloc}, "set maximum size of a single allocated block", "bytes" }, { "cpuflags" , HAS_ARG | OPT_EXPERT, {(void*) opt_cpuflags}, "force specific cpu flags", "flags" },
options数组的定义位于ffplay.c中,如下所示:
static const OptionDef options[] = { #include "cmdutils_common_opts.h"//包含进来 { "x", HAS_ARG, { (void*) opt_width }, "force displayed width", "width" }, { "y", HAS_ARG, { (void*) opt_height }, "force displayed height", "height" }, { "s", HAS_ARG | OPT_VIDEO, { (void*) opt_frame_size }, "set frame size (WxH or abbreviation)", "size" }, { "fs", OPT_BOOL, { &is_full_screen }, "force full screen" }, { "an", OPT_BOOL, { &audio_disable }, "disable audio" }, { "vn", OPT_BOOL, { &video_disable }, "disable video" }, { "ast", OPT_INT | HAS_ARG | OPT_EXPERT, { &wanted_stream[AVMEDIA_TYPE_AUDIO] }, "select desired audio stream", "stream_number" }, { "vst", OPT_INT | HAS_ARG | OPT_EXPERT, { &wanted_stream[AVMEDIA_TYPE_VIDEO] }, "select desired video stream", "stream_number" }, { "sst", OPT_INT | HAS_ARG | OPT_EXPERT, { &wanted_stream[AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE] }, "select desired subtitle stream", "stream_number" }, { "ss", HAS_ARG, { (void*) opt_seek }, "seek to a given position in seconds", "pos" }, { "t", HAS_ARG, { (void*) opt_duration }, "play \"duration\" seconds of audio/video", "duration" }, //选项众多,不再一一列出… };
选项众多,简单举几个例子:
强行设置设置屏幕的宽度选项(“-x”选项):
{ "x", HAS_ARG, { (void*) opt_width }, "force displayed width", "width" }从代码中可以看出,“-x”选项包含选项值(HAS_ARG),选项处理函数是opt_width()。选项说明是"force displayed width"。opt_width()的内容如下:
static int opt_width(void *optctx, const char *opt, const char *arg) { screen_width = parse_number_or_die(opt, arg, OPT_INT64, 1, INT_MAX); return 0; }
可以看出其作用是解析输入的字符串为整数并赋值给全局变量screen_width。
全屏(“-fs”选项)
{ "fs", OPT_BOOL, { &is_full_screen }, "force full screen" }
从代码中可以看出,“-fs”选项包含布尔型选项值(OPT_BOOL),并绑定了全局变量is_full_screen。选项说明是"force full screen"。
SDL_Init()
SDL_Init()用于初始化SDL。FFplay中视频的显示和声音的播放都用到了SDL。stream_open()
stream_open()的作用是打开输入的媒体。这个函数还是比较复杂的,包含了FFplay中各种线程的创建。它的函数调用结构如下图所示。packet_queue_init():初始化各个PacketQueue(视频/音频/字幕)
read_thread():读取媒体信息线程。
read_thread()
read_thread()调用了如下函数:
avformat_open_input():打开媒体。avformat_find_stream_info():获得媒体信息。
av_dump_format():输出媒体信息到控制台。
stream_component_open():分别打开视频/音频/字幕解码线程。
refresh_thread():视频刷新线程。
av_read_frame():获取一帧压缩编码数据(即一个AVPacket)。
packet_queue_put():根据压缩编码数据类型的不同(视频/音频/字幕),放到不同的PacketQueue中。
refresh_thread()
refresh_thread()调用了如下函数:
SDL_PushEvent(FF_REFRESH_EVENT):发送FF_REFRESH_EVENT的SDL_Eventav_usleep():每两次发送之间,间隔一段时间。
stream_component_open()
stream_component_open()用于打开视频/音频/字幕解码的线程。其函数调用关系如下图所示。
avcodec_find_decoder():获得解码器。
avcodec_open2():打开解码器。
audio_open():打开音频解码。
SDL_PauseAudio(0):SDL中播放音频的函数。
video_thread():创建视频解码线程。
subtitle_thread():创建字幕解码线程。
packet_queue_start():初始化PacketQueue。
audio_open()调用了如下函数
SDL_OpenAudio():SDL中打开音频设备的函数。注意它是根据SDL_AudioSpec参数打开音频设备。SDL_AudioSpec中的callback字段指定了音频播放的回调函数sdl_audio_callback()。当音频设备需要更多数据的时候,会调用该回调函数。因此该函数是会被反复调用的。
下面来看一下SDL_AudioSpec中指定的回调函数sdl_audio_callback()。
sdl_audio_callback()调用了如下函数
audio_decode_frame():解码音频数据。
update_sample_display():当不显示视频图像,而是显示音频波形的时候,调用此函数。
audio_decode_frame()调用了如下函数
packet_queue_get():获取音频压缩编码数据(一个AVPacket)。
avcodec_decode_audio4():解码音频压缩编码数据(得到一个AVFrame)。
swr_init():初始化libswresample中的SwrContext。libswresample用于音频采样采样数据(PCM)的转换。
swr_convert():转换音频采样率到适合系统播放的格式。
swr_free():释放SwrContext。
video_thread()调用了如下函数
avcodec_alloc_frame():初始化一个AVFrame。
get_video_frame():获取一个存储解码后数据的AVFrame。
queue_picture():
get_video_frame()调用了如下函数
packet_queue_get():获取视频压缩编码数据(一个AVPacket)。
avcodec_decode_video2():解码视频压缩编码数据(得到一个AVFrame)。
queue_picture()调用了如下函数
SDL_LockYUVOverlay():锁定一个SDL_Overlay。
sws_getCachedContext():初始化libswscale中的SwsContext。Libswscale用于图像的Raw格式数据(YUV,RGB)之间的转换。注意sws_getCachedContext()和sws_getContext()功能是一致的。
sws_scale():转换图像数据到适合系统播放的格式。
SDL_UnlockYUVOverlay():解锁一个SDL_Overlay。
subtitle_thread()调用了如下函数
packet_queue_get():获取字幕压缩编码数据(一个AVPacket)。
avcodec_decode_subtitle2():解码字幕压缩编码数据。
event_loop()
FFplay再打开媒体之后,便会进入event_loop()函数,永远不停的循环下去。该函数用于接收并处理各种各样的消息。有点像Windows的消息循环机制。PS:该循环确实是无止尽的,其形式为如下
SDL_Event event; for (;;) { SDL_WaitEvent(&event); switch (event.type) { case SDLK_ESCAPE: case SDLK_q: do_exit(cur_stream); break; case SDLK_f: … … } }
event_loop()函数调用关系如下所示。
SDLK_ESCAPE(按下“ESC”键):do_exit()。退出程序。
SDLK_f(按下“f”键):toggle_full_screen()。切换全屏显示。
SDLK_SPACE(按下“空格”键):toggle_pause()。切换“暂停”。
SDLK_DOWN(按下鼠标键):stream_seek()。跳转到指定的时间点播放。
SDL_VIDEORESIZE(窗口大小发生变化):SDL_SetVideoMode()。重新设置宽高。
FF_REFRESH_EVENT(视频刷新事件(自定义事件)):video_refresh()。刷新视频。
下面分析一下do_exit()函数。该函数用于退出程序。函数的调用关系如下图所示。
stream_close():关闭打开的媒体。
SDL_Quit():关闭SDL。
stream_close()函数调用了以下函数
packet_queue_destroy():释放PacketQueue。
SDL_FreeYUVOverlay():释放SDL_Overlay。
sws_freeContext():释放SwsContext。
下面重点分析video_refresh()函数。该函数用于将图像显示到显示器上。函数的调用关系如下图所示。
video_display():显示像素数据到屏幕上。
show_status:这算不上是一个函数,但是是一个独立的功能模块,因此列了出来。该部分打印输出播放的状态至屏幕上。如下图所示。
video_open():初始化的时候调用,打开播放窗口。
video_audio_display():显示音频波形图(或者频谱图)的时候调用。里面包含了不少画图操作。
video_image_display():显示视频画面的时候调用。
video_open()函数调用了以下函数
SDL_SetVideoMode():设置SDL_Surface(即SDL最基础的黑色的框)的大小等信息。
SDL_WM_SetCaption():设置SDL_Surface对应窗口的标题文字。
video_audio_display()函数调用了以下函数
SDL_MapRGB():获得指定(R,G,B)以及SDL_PixelFormat的颜色数值。例如获得黑色的值,作为背景。(R,G,B)为(0x00,0x00,0x00)。
fill_rectangle():将指定颜色显示到屏幕上。
SDL_UpdateRect():更新屏幕。
video_image_display()函数调用了以下函数
calculate_display_rect():计算显示画面的位置。当拉伸了SDL的窗口的时候,可以让其中的视频保持纵横比。
SDL_DisplayYUVOverlay():显示画面至屏幕。
ffplay.c函数结构简单分析(画图)
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