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最简单的基于FFmpeg的封装格式处理:视音频分离器(demuxer)

打算记录一下基于FFmpeg的封装格式处理方面的例子。包括了视音频分离,复用,封装格式转换。这是第2篇。

本文记录一个基于FFmpeg的视音频分离器(Simplest FFmpeg demuxer)。视音频分离器(Demuxer)即是将封装格式数据(例如MKV)中的视频压缩数据(例如H.264)和音频压缩数据(例如AAC)分离开。如图所示。在这个过程中并不涉及到编码和解码。


本文记录的程序可以将一个MPEG2TS封装的视频文件(其中视频编码为H.264,音频编码为AAC)分离成为两个文件:一个H.264编码的视频码流文件,一个AAC编码的音频码流文件。
前一篇文章中,记录一个简单版的视音频分离器。相比于前一篇文中的分离器,本篇文章记录的分离器复杂了很多。相比于简单版的分离器,学习的难度大了一些。但是该分离器可以很好地处理FFmpeg支持的各种格式(例如分离AAC音频流),拥有更好的实用性。

流程图


程序的流程如下图所示。从流程图中可以看出,一共初始化了3个AVFormatContext,其中1个用于输入,另外2个分别用于视频输出和音频输出。3个AVFormatContext初始化之后,通过avcodec_copy_context()函数可以将输入视频/音频的参数拷贝至输出视频/音频的AVCodecContext结构体。最后,通过av_read_frame()获取AVPacket,根据AVPacket类型的不同,分别使用av_interleaved_write_frame()写入不同的输出文件中即可。
 
PS:对于某些封装格式(例如MP4/FLV/MKV等)中的H.264,需要用到名称为“h264_mp4toannexb”的bitstream filter。这一点在前一篇文章《最简单的基于FFmpeg的封装格式处理:视音频分离器简化版(demuxer-simple)》中,已经有过详细叙述,这里不再重复。

简单介绍一下流程中各个重要函数的意义:
avformat_open_input():打开输入文件。
avcodec_copy_context():赋值AVCodecContext的参数。
avformat_alloc_output_context2():初始化输出文件。
avio_open():打开输出文件。
avformat_write_header():写入文件头。
av_read_frame():从输入文件读取一个AVPacket。
av_interleaved_write_frame():写入一个AVPacket到输出文件。
av_write_trailer():写入文件尾。

代码

下面贴上代码:

/**
 * 最简单的基于FFmpeg的视音频分离器
 * Simplest FFmpeg Demuxer
 *
 * 雷霄骅 Lei Xiaohua
 * leixiaohua1020@126.com
 * 中国传媒大学/数字电视技术
 * Communication University of China / Digital TV Technology
 * http://blog.csdn.net/leixiaohua1020
 *
 * 本程序可以将封装格式中的视频码流数据和音频码流数据分离出来。
 * 在该例子中, 将MPEG2TS的文件分离得到H.264视频码流文件和AAC
 * 音频码流文件。
 *
 * This software split a media file (in Container such as 
 * MKV, FLV, AVI...) to video and audio bitstream.
 * In this example, it demux a MPEG2TS file to H.264 bitstream
 * and AAC bitstream.
 */

#include <stdio.h>


extern "C"
{
#include "libavformat/avformat.h"
};
/*
FIX: H.264 in some container format (FLV, MP4, MKV etc.) need 
"h264_mp4toannexb" bitstream filter (BSF)
  *Add SPS,PPS in front of IDR frame
  *Add start code ("0,0,0,1") in front of NALU
H.264 in some container (MPEG2TS) don‘t need this BSF.
*/
//‘1‘: Use H.264 Bitstream Filter 
#define USE_H264BSF 0

int main(int argc, char* argv[])
{
	AVOutputFormat *ofmt_a = NULL,*ofmt_v = NULL;
	//输入对应一个AVFormatContext,输出对应一个AVFormatContext
	//(Input AVFormatContext and Output AVFormatContext)
	AVFormatContext *ifmt_ctx = NULL, *ofmt_ctx_a = NULL, *ofmt_ctx_v = NULL;
	AVPacket pkt;
	int ret, i;
	
	char *in_filename  = "cuc_ieschool.ts";//输入文件名(Input file URL)
	//char *in_filename  = "cuc_ieschool.mkv";
	char *out_filename_v = "cuc_ieschool.h264";//输出文件名(Output file URL)
	//char *out_filename_a = "cuc_ieschool.mp3";
	char *out_filename_a = "cuc_ieschool.aac";

	av_register_all();
	//输入(Input)
	if ((ret = avformat_open_input(&ifmt_ctx, in_filename, 0, 0)) < 0) {
		printf( "Could not open input file.");
		goto end;
	}
	if ((ret = avformat_find_stream_info(ifmt_ctx, 0)) < 0) {
		printf( "Failed to retrieve input stream information");
		goto end;
	}

	//输出(Output)
	avformat_alloc_output_context2(&ofmt_ctx_v, NULL, NULL, out_filename_v);
	if (!ofmt_ctx_v) {
		printf( "Could not create output context\n");
		ret = AVERROR_UNKNOWN;
		goto end;
	}
	ofmt_v = ofmt_ctx_v->oformat;

	avformat_alloc_output_context2(&ofmt_ctx_a, NULL, NULL, out_filename_a);
	if (!ofmt_ctx_a) {
		printf( "Could not create output context\n");
		ret = AVERROR_UNKNOWN;
		goto end;
	}
	ofmt_a = ofmt_ctx_a->oformat;

	int videoindex=-1,audioindex=-1;
	for (i = 0; i < ifmt_ctx->nb_streams; i++) {
			//根据输入流创建输出流(Create output AVStream according to input AVStream)
			AVFormatContext *ofmt_ctx;
			AVStream *in_stream = ifmt_ctx->streams[i];
			AVStream *out_stream = NULL;
			
			if(ifmt_ctx->streams[i]->codec->codec_type==AVMEDIA_TYPE_VIDEO){
				videoindex=i;
				out_stream=avformat_new_stream(ofmt_ctx_v, in_stream->codec->codec);
				ofmt_ctx=ofmt_ctx_v;
			}else if(ifmt_ctx->streams[i]->codec->codec_type==AVMEDIA_TYPE_AUDIO){
				audioindex=i;
				out_stream=avformat_new_stream(ofmt_ctx_a, in_stream->codec->codec);
				ofmt_ctx=ofmt_ctx_a;
			}else{
				break;
			}
			
			if (!out_stream) {
				printf( "Failed allocating output stream\n");
				ret = AVERROR_UNKNOWN;
				goto end;
			}
			//复制AVCodecContext的设置(Copy the settings of AVCodecContext)
			if (avcodec_copy_context(out_stream->codec, in_stream->codec) < 0) {
				printf( "Failed to copy context from input to output stream codec context\n");
				goto end;
			}
			out_stream->codec->codec_tag = 0;

			if (ofmt_ctx->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
				out_stream->codec->flags |= CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
	}

	//Dump Format------------------
	printf("\nInput Video===========================\n");
	av_dump_format(ifmt_ctx, 0, in_filename, 0);
	printf("\nOutput Video==========================\n");
	av_dump_format(ofmt_ctx_v, 0, out_filename_v, 1);
	printf("\nOutput Audio==========================\n");
	av_dump_format(ofmt_ctx_a, 0, out_filename_a, 1);
	printf("\n======================================\n");
	//打开输出文件(Open output file)
	if (!(ofmt_v->flags & AVFMT_NOFILE)) {
		if (avio_open(&ofmt_ctx_v->pb, out_filename_v, AVIO_FLAG_WRITE) < 0) {
			printf( "Could not open output file ‘%s‘", out_filename_v);
			goto end;
		}
	}

	if (!(ofmt_a->flags & AVFMT_NOFILE)) {
		if (avio_open(&ofmt_ctx_a->pb, out_filename_a, AVIO_FLAG_WRITE) < 0) {
			printf( "Could not open output file ‘%s‘", out_filename_a);
			goto end;
		}
	}

	//写文件头(Write file header)
	if (avformat_write_header(ofmt_ctx_v, NULL) < 0) {
		printf( "Error occurred when opening video output file\n");
		goto end;
	}
	if (avformat_write_header(ofmt_ctx_a, NULL) < 0) {
		printf( "Error occurred when opening audio output file\n");
		goto end;
	}
	
#if USE_H264BSF
	AVBitStreamFilterContext* h264bsfc =  av_bitstream_filter_init("h264_mp4toannexb"); 
#endif

	int frame_index=0;
	while (1) {
		AVFormatContext *ofmt_ctx;
		AVStream *in_stream, *out_stream;
		//获取一个AVPacket(Get an AVPacket)
		if (av_read_frame(ifmt_ctx, &pkt) < 0)
			break;
		in_stream  = ifmt_ctx->streams[pkt.stream_index];

		
		if(pkt.stream_index==videoindex){
			out_stream = ofmt_ctx_v->streams[0];
			ofmt_ctx=ofmt_ctx_v;
			printf("Write Video Packet. size:%d\tpts:%d\n",pkt.size,pkt.pts);
#if USE_H264BSF
			av_bitstream_filter_filter(h264bsfc, in_stream->codec, NULL, &pkt.data, &pkt.size, pkt.data, pkt.size, 0);
#endif
		}else if(pkt.stream_index==audioindex){
			out_stream = ofmt_ctx_a->streams[0];
			ofmt_ctx=ofmt_ctx_a;
			printf("Write Audio Packet. size:%d\tpts:%d\n",pkt.size,pkt.pts);
		}else{
			continue;
		}


		/* copy packet */
		//转换PTS/DTS(Convert PTS/DTS)
		pkt.pts = av_rescale_q_rnd(pkt.pts, in_stream->time_base, out_stream->time_base, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF|AV_ROUND_PASS_MINMAX));
		pkt.dts = av_rescale_q_rnd(pkt.dts, in_stream->time_base, out_stream->time_base, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF|AV_ROUND_PASS_MINMAX));
		pkt.duration = av_rescale_q(pkt.duration, in_stream->time_base, out_stream->time_base);
		pkt.pos = -1;
		pkt.stream_index=0;
		//写入(Write)
		if (av_interleaved_write_frame(ofmt_ctx, &pkt) < 0) {
			printf( "Error muxing packet\n");
			break;
		}
		//printf("Write %8d frames to output file\n",frame_index);
		av_free_packet(&pkt);
		frame_index++;
	}

#if USE_H264BSF
	av_bitstream_filter_close(h264bsfc);  
#endif

	//写文件尾(Write file trailer)
	av_write_trailer(ofmt_ctx_a);
	av_write_trailer(ofmt_ctx_v);
end:
	avformat_close_input(&ifmt_ctx);
	/* close output */
	if (ofmt_ctx_a && !(ofmt_a->flags & AVFMT_NOFILE))
		avio_close(ofmt_ctx_a->pb);

	if (ofmt_ctx_v && !(ofmt_v->flags & AVFMT_NOFILE))
		avio_close(ofmt_ctx_v->pb);

	avformat_free_context(ofmt_ctx_a);
	avformat_free_context(ofmt_ctx_v);


	if (ret < 0 && ret != AVERROR_EOF) {
		printf( "Error occurred.\n");
		return -1;
	}
	return 0;
}



结果

输入文件为:
cuc_ieschool.ts:MPEG2TS封装格式数据。


输出文件为:
cuc_ieschool.h264:H.264视频码流数据。
cuc_ieschool.aac:AAC音频码流数据。

下载

SourceForge项目主页:
https://sourceforge.net/projects/simplestffmpegformat/


CSDN下载
http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8005317


工程中包含4个例子:
simplest_ffmpeg_demuxer_simple:视音频分离器(简化版)。
simplest_ffmpeg_demuxer:视音频分离器。
simplest_ffmpeg_muxer:视音频复用器(后几篇文章记录)。
simplest_ffmpeg_remuxer:封装格式转换器(已经记录)。



最简单的基于FFmpeg的封装格式处理:视音频分离器(demuxer)