视频解码线程video_thread解析！

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txp玩Linux 2022-03-15 14:56:13

文章标签 ide 帧率 2d 文章分类 代码人生

前言：

大家好，我是小涂，这周继续给大家分享ffplay播放器源码解析，上次分析完了read_thread这个线程，今天我接着分析一下之前没有介绍完的视频解码线程video_thread。

好了废话就不多说，直接肝就完事！

video_thread线程源码解析：

由于这个源码有关于滤镜处理的一部分，现在暂时不看它，所以下面的代码把这部分给省略掉，专门看关于视频处理这块的代码：

视频解码线程video_thread解析！_2d

// 视频解码线程
static int video_thread(void *arg)
{
    VideoState *is = arg;
    AVFrame *frame = av_frame_alloc();  // 分配解码帧
    double pts;                 // pts
    double duration;            // 帧持续时间
    int ret;
    //1 获取stream timebase
    AVRational tb = is->video_st->time_base; // 获取stream timebase
    //2 获取帧率，以便计算每帧picture的duration
    AVRational frame_rate = av_guess_frame_rate(is->ic, is->video_st, NULL);
   if (!frame)
        return AVERROR(ENOMEM);

    for (;;) {  // 循环取出视频解码的帧数据
        // 3 获取解码后的视频帧
        ret = get_video_frame(is, frame);
        if (ret < 0)
goto the_end;   //解码结束, 什么时候会结束
if (!ret)           //没有解码得到画面, 什么情况下会得不到解后的帧
continue;
// 4 计算帧持续时间和换算pts值为秒
// 1/帧率 = duration 单位秒, 没有帧率时则设置为0, 有帧率帧计算出帧间隔
duration = (frame_rate.num && frame_rate.den ? av_q2d((AVRational){frame_rate.den, frame_rate.num}) : 0);
// 根据AVStream timebase计算出pts值, 单位为秒
pts = (frame->pts == AV_NOPTS_VALUE) ? NAN : frame->pts * av_q2d(tb);
            // 5 将解码后的视频帧插入队列
            ret = queue_picture(is, frame, pts, duration, frame->pkt_pos, is->viddec.pkt_serial);
            // 6 释放frame对应的数据
            av_frame_unref(frame);
             if (ret < 0) // 返回值小于0则退出线程
goto the_end;
}
av_frame_free(&frame);
return 0;
}

如果上面取视频帧里面的数据如果获取失败的话，会退出这个视频解码线程。同时这里解释一下视频帧的持续时间：

// 4 计算帧持续时间和换算pts值为秒
// 1/帧率 = duration 单位秒, 没有帧率时则设置为0, 有帧率帧计算出帧间隔
duration = (frame_rate.num && frame_rate.den ? av_q2d((AVRational){frame_rate.den, frame_rate.num}) : 0);

上面这句代码先是进行分子和分母进行判断是否为0，如果分子和分母都不为0的话，就用av_q2d这个内联函数来计算：

/**
 * Convert an AVRational to a `double`.
 * @param a AVRational to convert
 * @return `a` in floating-point form
 * @see av_d2q()
 */
static inline double av_q2d(AVRational a){
    return a.num / (double) a.den;
}

所以通过上面的代码解读，我们可以看到这个video_thread对视频解码的一个细节处理流程分为：

1、获取stream timebase，以便将frame的pts转成秒为单位
2、获取帧率，以便计算每帧picture的duration
3、获取解码后的视频帧，具体调⽤get_video_frame()实现
4、计算帧持续时间和换算pts值为秒
5、将解码后的视频帧插⼊队列，具体调⽤queue_picture()实现
6、释放frame对应的数据

下面我们来解析上面的get_video_frame()接口，如果说单独看上面的代码，咋们不清楚它到底是如何获取视频帧的，所以为了清楚了解其中的面目，我们必须进去看具体的代码才行：

/**
 * @brief 获取视频帧
 * @param is
 * @param frame 指向获取的视频帧
 * @return
 */
static int get_video_frame(VideoState *is, AVFrame *frame)
{
    int got_picture;
    // 1. 获取解码后的视频帧
    if ((got_picture = decoder_decode_frame(&is->viddec, frame, NULL)) < 0) {
return -1; // 返回-1意味着要退出解码线程, 所以要分析decoder_decode_frame什么情况下返回-1
}

if (got_picture) {
// 2. 分析获取到的该帧是否要drop掉, 该机制的目的是在放入帧队列前先drop掉过时的视频帧
double dpts = NAN;

if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
            dpts = av_q2d(is->video_st->time_base) * frame->pts;    //计算出秒为单位的pts

        frame->sample_aspect_ratio = av_guess_sample_aspect_ratio(is->ic, is->video_st, frame);

        if (framedrop>0 || // 允许drop帧
                (framedrop && get_master_sync_type(is) != AV_SYNC_VIDEO_MASTER))//非视频同步模式
        {
            if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE) { // pts值有效
                double diff = dpts - get_master_clock(is);
                if (!isnan(diff) &&     // 差值有效
                        fabs(diff) < AV_NOSYNC_THRESHOLD && // 差值在可同步范围呢
diff - is->frame_last_filter_delay < 0 && // 和过滤器有关系
is->viddec.pkt_serial == is->vidclk.serial && // 同一序列的包
                        is->videoq.nb_packets) { // packet队列至少有1帧数据
                    is->frame_drops_early++;
                    printf("%s(%d) diff:%lfs, drop frame, drops:%d\n",
                           __FUNCTION__, __LINE__, diff, is->frame_drops_early);
                    av_frame_unref(frame);
                    got_picture = 0;
                }
            }
        }
    }

    return got_picture;
}

上面的代码处理流程主要分为：

1、调⽤ decoder_decode_frame 解码并获取解码后的视频帧
2、分析如果获取到帧是否需要drop掉（逻辑就是如果刚解出来就落后主时钟，那就没有必要放⼊Frame队列，再拿去播放，但是也是有⼀定的条件的，这个条件处理主要在if(goto_picture)条件里面处理.

这里稍微说一下这个drop帧处理流程；先确定进⼊丢帧检测流程，控制是否进⼊丢帧检测有3种情况：

1、控制是否丢帧的开关变量是 framedrop ，为1，则始终判断是否丢帧
2、framedrop 为0，则始终不丢帧
3、framedrop 为-1（默认值），则在主时钟不是video的时候，判断是否丢帧

如果当进⼊丢帧检测流程，drop帧需要下列因素都成⽴：

1、!isnan(diff)：当前pts和主时钟的差值是有效值
2、fabs(diff) < AV_NOSYNC_THRESHOLD：差值在可同步范围内，这⾥设置的是10秒，意思是如果差值太⼤这⾥就不管了了，可能流本身录制的时候就有问题，这⾥不能随便把帧都drop掉
3、diff - is->frame_last_filter_delay < 0：和过滤器有关系，不设置过滤器时简化为 diff < 0
4、is->viddec.pkt_serial == is->vidclk.serial：解码器的serial和时钟的serial相同，即是⾄少显示了⼀帧图像，因为只有显示的时候才调⽤update_video_pts()设置到video clk的serial
5、is->videoq.nb_packets：⾄少packetqueue有1个包

这里我说一下第4点的这个视频播放序列，通过调试当前这两个值是不同的：

视频解码线程video_thread解析！_2d_02

视频时钟的serial要在这里面update_video_pts()才会更新：

static void update_video_pts(VideoState *is, double pts, int64_t pos, int serial) {
    /* update current video pts */
    set_clock(&is->vidclk, pts, serial);
    sync_clock_to_slave(&is->extclk, &is->vidclk);
}