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ffplay.c函数结构简单分析(绘图)

近期重温了一下FFplay的源码。

FFplay是FFmpeg项目提供的播放器演示样例。虽然FFplay不过一个简单的播放器演示样例,它的源码的量也是不少的。

之前看代码,主要是集中于某一个“点”进行研究,而没有从整体结构上进行分析。本文就打算弥补之前学习的不足,从整体结构上分析一下FFplay的源码,绘图理一下它的结构。当中还有诸多不足。以后有机会慢慢完好。
说明一下自己画的结构图的规则:图中仅画出了比較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。其它不算非常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


整体结构图

FFplay的整体函数调用结构图例如以下图所看到的。

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上图所看到的本是一张高清大图。可是页面显示不下。因此上传了一份:
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。


调用了例如以下函数
av_register_all():注冊全部编码器和解码器。
show_banner():打印输出FFmpeg版本号信息(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。

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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”这种命令解析出来。

其函数调用结构例如以下图所看到的。

须要注意的是,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(绘图)》中的parse_options()有非常多重复的地方。


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parse_options()调用了例如以下函数:
parse_option():解析一个输入选项。

详细的解析步骤不再赘述。parse_options()会循环调用parse_option()直到全部选项解析完成。

FFmpeg的每个选项信息存储在一个OptionDef结构体中。定义例如以下:

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;

当中的重要字段:
name:用于存储选项的名称。比如“i”。“f”,“codec”等等。


flags:存储选项值的类型。比如:HAS_ARG(包括选项值),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的数组存储全部的选项。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内容例如以下:

	{ "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,例如以下所看到的:
static const OptionDef options[] = {
#include "cmdutils_common_opts.h"//包括进来
	{ "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,简单举几个样例:
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" }
从代码中能够看出,“-x”选项包括选项值(HAS_ARG),选项处理函数是opt_width()。选项说明是"force displayed width"。

opt_width()的内容例如以下:

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;
}

能够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" }

从代码中能够看出,“-fs”选项包括布尔型选项值(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。

这个函数还是比較复杂的,包括了FFplay中各种线程的创建。它的函数调用结构例如以下图所看到的。

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stream_open()调用了例如以下函数:
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。

read_thread()

read_thread()调用了例如以下函数:

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():依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()调用了例如以下函数:

SDL_PushEvent(FF_REFRESH_EVENT):发送FF_REFRESH_EVENT的SDL_Event
av_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。其函数调用关系例如以下图所看到的。

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stream_component_open()调用了例如以下函数:
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()调用了例如以下函数
SDL_OpenAudio():SDL中打开音频设备的函数。注意它是依据SDL_AudioSpec參数打开音频设备。SDL_AudioSpec中的callback字段指定了音频播放的回调函数sdl_audio_callback()。

当音频设备须要很多其它数据的时候。会调用该回调函数。

因此该函数是会被重复调用的。


下面来看一下SDL_AudioSpec中指定的回调函数sdl_audio_callback()。
sdl_audio_callback()调用了例如以下函数
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()调用了例如以下函数
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用于音频採样採样数据(PCM)的转换。
swr_convert():转换音频採样率到适合系统播放的格式。
swr_free():释放SwrContext。


video_thread()调用了例如以下函数
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()调用了例如以下函数
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()调用了例如以下函数
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()调用了例如以下函数
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,其形式为例如以下

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()函数调用关系例如以下所看到的。
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依据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)。图中只列举了几个样例:
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(窗体大小发生变化):SDL_SetVideoMode()。又一次设置宽高。
FF_REFRESH_EVENT(视频刷新事件(自己定义事件)):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。函数的调用关系例如以下图所看到的。


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do_exit()函数调用了下面函数
stream_close():关闭打开的媒体。


SDL_Quit():关闭SDL。


stream_close()函数调用了下面函数
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。函数的调用关系例如以下图所看到的。


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video_refresh()函数调用了下面函数
video_display():显示像素数据到屏幕上。
show_status:这算不上是一个函数,可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。例如以下图所看到的。

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video_display()函数调用了下面函数
video_open():初始化的时候调用,打开播放窗体。
video_audio_display():显示音频波形图(或者频谱图)的时候调用。里面包括了不少绘图操作。
video_image_display():显示视频画面的时候调用。


video_open()函数调用了下面函数
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相应窗体的标题文字。




video_audio_display()函数调用了下面函数
SDL_MapRGB():获得指定(R,G,B)以及SDL_PixelFormat的颜色数值。比如获得黑色的值,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()函数调用了下面函数
calculate_display_rect():计算显示画面的位置。当拉伸了SDL的窗体的时候,能够让当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(绘图)