当转码的研究看前一阵子FFmpeg资源。
因为ffmpeg.c与此相反的较长的代码。而有相当一部分人AVFilter相关代码（这部分已经不太熟悉），所以学习之前FFmpeg时间，还没有好好看看它的源代码。
就在最近，看着AVFilter知识，它看了下路FFmpeg的源码，在这里绘图理一下它的结构。
眼下好多地方还没有弄明确。等到以后慢慢完好了。
先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。
绿色的函数是FFmpeg的libavfilter的API。其它不算非常重要的函数就不再列出了。
PS：有一部分代码可能和ffmpeg.c有一些出入。由于本文使用的ffmpeg.c的代码是移植到VC之后的代码。
在看ffmpeg.c的代码之前。最好先看一下简单的代码了解FFmpeg解码，编码的关键API：
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的视频编码器（YUV编码为H.264）
最简单的基于FFMPEG的音频编码器（PCM编码为AAC）
函数调用结构图
FFmpeg的整体函数调用结构图例如以下图所看到的
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：
上面地址的那张图保存下来的话就是一张清晰的图片了。
下文将会对主要函数分别解析。
main()
main()是FFmpeg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。
transcode()：转码。
exit_progam()：退出和清理。
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“ffmpeg -i xxx.mpg -vcodec libx264 yyy.mkv”中的“-i”，“-vcodec”这种命令解析出来。
其函数调用结构例如以下图所看到的。
注：定义位于cmdutils.c中。
调用了例如以下函数：
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()直到全部选项解析完毕。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。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ffmpeg_opt.c中：
const OptionDef options[] = {
/* main options */
#include "cmdutils_common_opts.h"//包括了cmdutils_common_opts.h中的选项
{ "f", HAS_ARG | OPT_STRING | OPT_OFFSET, { (void*)OFFSET(format) },
"force format", "fmt" },
{ "i", HAS_ARG | OPT_PERFILE, { (void*) opt_input_file },
"input file name", "filename" },
{ "y", OPT_BOOL, { &file_overwrite },
"overwrite output files" },
{ "n", OPT_BOOL, { &no_file_overwrite },
"do not overwrite output files" },
{ "c", HAS_ARG | OPT_STRING | OPT_SPEC,{ (void*) OFFSET(codec_names) },
"codec name", "codec" },
{ "codec", HAS_ARG | OPT_STRING | OPT_SPEC,{(void*) OFFSET(codec_names) },
"codec name", "codec" },
{ "pre", HAS_ARG | OPT_STRING | OPT_SPEC,{ (void*) OFFSET(presets) },
"preset name", "preset" },
{ "map", HAS_ARG | OPT_EXPERT | OPT_PERFILE, { (void*) opt_map },
"set input stream mapping",
"[-]input_file_id[:stream_specifier][,sync_file_id[:stream_specifier]]" },
{ "map_channel", HAS_ARG | OPT_EXPERT | OPT_PERFILE, {(void*)opt_map_channel },
"map an audio channel from one stream to another", "file.stream.channel[:syncfile.syncstream]" },
{ "map_metadata", HAS_ARG | OPT_STRING | OPT_SPEC,{ (void*)OFFSET(metadata_map) },
"set metadata information of outfile from infile",
"outfile[,metadata]:infile[,metadata]" },
{ "map_chapters", HAS_ARG | OPT_INT | OPT_EXPERT | OPT_OFFSET, { (void*) OFFSET(chapters_input_file) },
"set chapters mapping", "input_file_index" },
{ "t", HAS_ARG | OPT_TIME | OPT_OFFSET,{(void*) OFFSET(recording_time) },
"record or transcode \"duration\" seconds of audio/video",
"duration" },
{ "fs",HAS_ARG | OPT_INT64 | OPT_OFFSET, { (void*) OFFSET(limit_filesize) },
"set the limit file size in bytes", "limit_size" },
{ "ss",HAS_ARG | OPT_TIME | OPT_OFFSET,{ (void*) OFFSET(start_time) },
"set the start time offset", "time_off" },
…//选项太多。不一一列出
};在这里，例举一个选项的OptionDef结构体：输入
{ "i",HAS_ARG | OPT_PERFILE, { (void*) opt_input_file }, "input file name", "filename" }在这个结构体中，能够看出选项的名称为“i”，选项包括选项值（HAS_ARG），选项的处理函数是opt_input_file()。选项的说明是“input file name”。以下能够具体看一下选项的处理函数opt_input_file()。该函数的定义位于ffmpeg_opt.c文件里。能够看出，调用了avformat_alloc_context()初始化了AVFormatContext结构体，调用了avformat_open_input()函数打开了“-i”选项指定的文件。此外，调用了avformat_find_stream_info()等完毕了一些初始化操作。此外，调用了av_dump_format()打印输出输入文件信息。
static int opt_input_file(void *optctx, const char *opt, const char *filename)
{
//略…
/* open the input file with generic avformat function */
err = avformat_open_input(&ic, filename, file_iformat, &format_opts);
if (err < 0) {
print_error(filename, err);
exit(1);
}
//略…
/* Set AVCodecContext options for avformat_find_stream_info */
opts = setup_find_stream_info_opts(ic, codec_opts);
orig_nb_streams = ic->nb_streams;
/* If not enough info to get the stream parameters, we decode the
first frames to get it. (used in mpeg case for example) */
ret = avformat_find_stream_info(ic, opts);
if (ret < 0) {
av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "%s: could not find codec parameters\n", filename);
avformat_close_input(&ic);
exit(1);
}
//略…
/* dump the file content */
av_dump_format(ic, nb_input_files, filename, 0);
//略…
return 0;
}
再例举一个输出文件处理函数opt_output_file()。
这里须要注意，输出文件的处理并不包括在OptionDef类型的数组options中。
由于FFmpeg中指定输出文件时并不包括选项名称，这是一个比較特殊的地方。
一般的选项格式是“-名称 值”，比如指定输入文件的时候，选项格式是“-i xxx.flv”。而指定输出文件的时候，直接指定“值”就可以，这是新手可能easy搞混的地方。
比如。最简单的转码命令例如以下（输出文件前面不包括选项）：
ffmpeg -i xxx.mpg xxx.mkv
而不是
ffmpeg -i xxx.mpeg -o xxx.mkv
以下简单看一下opt_output_file()函数的定义。
该函数的定义相同位于ffmpeg_opt.c文件里。
这个函数的定义特别长，完毕了输出视频的初始化工作。在这里就不列出代码了。
该函数首先调用avformat_alloc_output_context2()初始化AVFormatContext结构体。而后依据媒体类型的不同。分别调用new_video_stream()，new_audio_stream()，new_subtitle_stream()等创建不同的AVStream。
实际上上述的几个创建AVStream的函数调用了new_output_stream()。
而new_output_stream()又调用了FFmpeg类库的API函数avformat_new_stream()。
void opt_output_file(void *optctx, const char *filename)
{
//略…
err = avformat_alloc_output_context2(&oc, NULL, o->format, filename);
if (!oc) {
print_error(filename, err);
exit(1);
}
//略…
new_video_stream();
…
new_audio_stream();
…
new_subtitle_stream ();
//略…
}
transcode()
transcode()的功能是转码。
其函数调用结构例如以下图所看到的。
调用了例如以下函数
transcode_init()：转码的初始化工作。
check_keyboard_interaction()：检測键盘操作。比如转码的过程中按下“Q”键之后，会退出转码。
transcode_step()：进行转码。
print_report()：打印转码信息，输出到屏幕上。
flush_encoder()：输出编码器中剩余的帧。
当中check_keyboard_interaction()，transcode_step()，print_report()三个函数位于一个循环之中会不断地运行。
下图红框所看到的即为print_report()打印输出到屏幕上的信息。
以下简介两个重要的函数transcode_init()和transcode_step()。
transcode_init()
transcode_init()调用了以下几个重要的函数：
av_dump_format()：在屏幕上打印输出格式信息。注意是输出格式的信息。输入格式的信息的打印是在parse_options()函数运行过程中调用opt_input_file()的时候打印到屏幕上的。
init_input_stream()：当中调用了avcodec_open2()打开编码器。
avformat_write_header()：写输出文件的文件头。
transcode_step()
transcode_step()调用了例如以下函数：
process_input()：完毕解码工作。
transcode_from_filter()：未分析。
reap_filters()：完毕编码工作。
process_input()
process_input()主要完毕了解码的工作。其函数调用结构例如以下图所看到的。
process_input()调用了例如以下函数：
get_input_packet()：获取一帧压缩编码数据，即一个AVPacket。当中调用了av_read_frame()。
output_packet()：解码压缩编码的数据并将之送至AVFilterContext。
output_packet()调用了例如以下函数：
decode_video()：解码一帧视频（一个AVPacket）。
decode_audio()：解码音频（并不一定是一帧，是一个AVPacket）。
do_streamcopy()：假设不须要又一次编码的话，则调用此函数，一般用于封装格式之间的转换。
速度比转码快非常多。
decode_video()调用了例如以下函数：
avcodec_decode_video2()：解码一帧视频。
rate_emu_sleep()：要求依照帧率处理数据的时候调用。能够避免FFmpeg处理速度过快。经常使用于网络实时流的处理（RTP/RTMP流的推送）。
configure_filtergraph()：设置AVFilterGraph。
av_buffersrc_add_frame()：将解码后的数据（一个AVFrame）送至AVFilterContext。
decode_audio()调用的函数和decode_video()基本一样。
唯一的不同在于其解码音频的函数是avcodec_decode_audio4()
configure_filtergraph()
未分析。
reap_filters()
reap_filters()主要完毕了编码的工作。
其函数调用结构例如以下图所看到的。
reap_filters()调用了例如以下函数
av_buffersink_get_buffer_ref()：从AVFilterContext中取出一帧解码后的数据（结构为AVFilterBufferRef。能够转换为AVFrame）。
avfilter_copy_buf_props()：AVFilterBufferRef转换为AVFrame。
do_audio_out()：编码音频。
do_video_out()：编码视频。
avfilter_unref_buffer()：释放资源。
do_video_out()调用了例如以下函数
avcodec_encode_video2()：编码一帧视频。
write_frame()：写入编码后的视频压缩数据。
write_frame()调用了例如以下函数：
av_bitstream_filter_filter()：使用AVBitStreamFilter的时候。会调用此函数进行处理。
av_interleaved_write_frame()：写入压缩编码数据。
do_audio_out()调用的函数与do_video_out()基本上一样。唯一的不同在于视频编码函数avcodec_encode_video2()变成了音频编码函数avcodec_encode_audio2()。
exit_program()
exit_program()主要完毕了清理工作。调用关系例如以下图所看到的。
调用了例如以下函数：
avfilter_graph_free()：释放AVFilterGraph。
avformat_free_context()：释放输出文件的AVFormatContext。
av_bitstream_filter_close()：关闭AVBitStreamFilter。
avformat_close_input()：关闭输入文件。
附录
FFmpeg转码时在屏幕上的输出。
（转码命令为ffmpeg -i cuc_ieschool.flv cuc_ieschool.mkv）
F:\movie>ffmpeg -i cuc_ieschool.flv cuc_ieschool.mkv
//版本号信息（main()->show_banner()）
ffmpeg version N-65018-gad91bf8 Copyright (c) 2000-2014 the FFmpeg developers | built on Jul 26 2014 22:01:46 with gcc 4.8.3 (GCC) | configuration: --enable-gpl --enable-version3 --disable-w32threads --enable-av | isynth --enable-bzlib --enable-fontconfig --enable-frei0r --enable-gnutls --enab | le-iconv --enable-libass --enable-libbluray --enable-libbs2b --enable-libcaca -- | enable-libfreetype --enable-libgme --enable-libgsm --enable-libilbc --enable-lib | modplug --enable-libmp3lame --enable-libopencore-amrnb --enable-libopencore-amrw | b --enable-libopenjpeg --enable-libopus --enable-librtmp --enable-libschroedinge | r --enable-libsoxr --enable-libspeex --enable-libtheora --enable-libtwolame --en | able-libvidstab --enable-libvo-aacenc --enable-libvo-amrwbenc --enable-libvorbis | --enable-libvpx --enable-libwavpack --enable-libwebp --enable-libx264 --enable- | libx265 --enable-libxavs --enable-libxvid --enable-decklink --enable-zlib | libavutil 52. 92.101 / 52. 92.101 | libavcodec 55. 69.100 / 55. 69.100 | libavformat 55. 49.100 / 55. 49.100 | libavdevice 55. 13.102 / 55. 13.102 | libavfilter 4. 11.102 / 4. 11.102 | libswscale 2. 6.100 / 2. 6.100 | libswresample 0. 19.100 / 0. 19.100 | libpostproc 52. 3.100 / 52. 3.100 |
//输入信息（main()->parse_options()->opt_input_file()->av_dump_format()）
Input #0, flv, from 'cuc_ieschool.flv': | Metadata: | metadatacreator : iku | hasKeyframes : true | hasVideo : true | hasAudio : true | hasMetadata : true | canSeekToEnd : false | datasize : 932906 | videosize : 787866 | audiosize : 140052 | lasttimestamp : 34 | lastkeyframetimestamp: 30 | lastkeyframelocation: 886498 | encoder : Lavf55.19.104 | Duration: 00:00:34.16, start: 0.000000, bitrate: 318 kb/s | Stream #0:0: Video: h264 (Main), yuv420p, 512x288 [SAR 1:1 DAR 16:9], 183 kb | /s, 15.17 fps, 15 tbr, 1k tbn, 30 tbc | Stream #0:1: Audio: mp3, 44100 Hz, stereo, s16p, 128 kb/s | [libx264 @ 003de900] using SAR=1/1 | [libx264 @ 003de900] using cpu capabilities: MMX2 SSE2Fast SSSE3 SSE4.2 AVX | [libx264 @ 003de900] profile High, level 2.1 | [libx264 @ 003de900] 264 - core 142 r2431 ac76440 - H.264/MPEG-4 AVC codec - Cop | yleft 2003-2014 - http://www.videolan.org/x264.html - options: cabac=1 ref=3 deb | lock=1:0:0 analyse=0x3:0x113 me=hex subme=7 psy=1 psy_rd=1.00:0.00 mixed_ref=1 m | e_range=16 chroma_me=1 trellis=1 8x8dct=1 cqm=0 deadzone=21,11 fast_pskip=1 chro | ma_qp_offset=-2 threads=6 lookahead_threads=1 sliced_threads=0 nr=0 decimate=1 i | nterlaced=0 bluray_compat=0 constrained_intra=0 bframes=3 b_pyramid=2 b_adapt=1 | b_bias=0 direct=1 weightb=1 open_gop=0 weightp=2 keyint=250 keyint_min=15 scenec | ut=40 intra_refresh=0 rc_lookahead=40 rc=crf mbtree=1 crf=23.0 qcomp=0.60 qpmin= | 0 qpmax=69 qpstep=4 ip_ratio=1.40 aq=1:1.00 |
//输出信息（main()->transcode()->transcode_init()->av_dump_format()）
Output #0, matroska, to 'cuc_ieschool.mkv': | Metadata: | metadatacreator : iku | hasKeyframes : true | hasVideo : true | hasAudio : true | hasMetadata : true | canSeekToEnd : false | datasize : 932906 | videosize : 787866 | audiosize : 140052 | lasttimestamp : 34 | lastkeyframetimestamp: 30 | lastkeyframelocation: 886498 | encoder : Lavf55.49.100 | Stream #0:0: Video: h264 (libx264) (H264 / 0x34363248), yuv420p, 512x288 [SA | R 1:1 DAR 16:9], q=-1--1, 15 fps, 1k tbn, 15 tbc | Metadata: | encoder : Lavc55.69.100 libx264 | Stream #0:1: Audio: vorbis (libvorbis) (oV[0][0] / 0x566F), 44100 Hz, stereo | , fltp | Metadata: | encoder : Lavc55.69.100 libvorbis |
//输出Stream Maping 信息（main()->transcode()->transcode_init()）
Stream mapping: | Stream #0:0 -> #0:0 (h264 (native) -> h264 (libx264)) | Stream #0:1 -> #0:1 (mp3 (native) -> vorbis (libvorbis)) |
//一行字（main()->transcode()）
Press [q] to stop, [?] for help |
//输出信息（main()->transcode()->print_report()）
frame= 95 fps=0.0 q=27.0 size= 119kB time=00:00:06.57 bitrate= 148.4kbits/ | frame= 161 fps=158 q=27.0 size= 304kB time=00:00:10.99 bitrate= 226.8kbits/ | frame= 197 fps=130 q=27.0 size= 433kB time=00:00:13.41 bitrate= 264.4kbits/ | frame= 240 fps=119 q=27.0 size= 613kB time=00:00:16.32 bitrate= 307.5kbits/ | frame= 280 fps=111 q=27.0 size= 788kB time=00:00:18.90 bitrate= 341.2kbits/ | frame= 322 fps=106 q=27.0 size= 965kB time=00:00:21.76 bitrate= 363.1kbits/ | frame= 373 fps=106 q=27.0 size= 1115kB time=00:00:25.16 bitrate= 363.0kbits/ | frame= 431 fps=107 q=27.0 size= 1291kB time=00:00:29.00 bitrate= 364.6kbits/ | frame= 505 fps=111 q=27.0 size= 1453kB time=00:00:33.90 bitrate= 351.1kbits/ | frame= 510 fps=108 q=-1.0 Lsize= 1508kB time=00:00:34.15 bitrate= 361.7kbits/s |
//最后一次输出
video:1085kB audio:403kB subtitle:0kB other streams:0kB global headers:4kB muxin | g overhead: 1.365477% |
//avcodec_close()的时候输出（libx264专有的输出信息）
[libx264 @ 003de900] frame I:4 Avg QP:17.21 size: 4880 | [libx264 @ 003de900] frame P:259 Avg QP:21.94 size: 3391 | [libx264 @ 003de900] frame B:247 Avg QP:26.87 size: 859 | [libx264 @ 003de900] consecutive B-frames: 18.6% 46.3% 12.4% 22.7% | [libx264 @ 003de900] mb I I16..4: 23.0% 57.5% 19.4% | [libx264 @ 003de900] mb P I16..4: 4.2% 7.5% 4.2% P16..4: 30.1% 12.2% 5.7% | 0.0% 0.0% skip:36.2% | [libx264 @ 003de900] mb B I16..4: 0.3% 0.5% 0.4% B16..8: 28.8% 4.4% 1.0% | direct: 1.4% skip:63.2% L0:40.4% L1:49.9% BI: 9.7% | [libx264 @ 003de900] 8x8 transform intra:47.7% inter:41.7% | [libx264 @ 003de900] coded y,uvDC,uvAC intra: 47.4% 27.8% 5.0% inter: 13.2% 4.4% | 0.3% | [libx264 @ 003de900] i16 v,h,dc,p: 22% 36% 9% 33% | [libx264 @ 003de900] i8 v,h,dc,ddl,ddr,vr,hd,vl,hu: 23% 26% 28% 3% 3% 3% 4% | 3% 4% | [libx264 @ 003de900] i4 v,h,dc,ddl,ddr,vr,hd,vl,hu: 22% 25% 20% 5% 6% 5% 6% | 5% 6% | [libx264 @ 003de900] i8c dc,h,v,p: 71% 18% 10% 1% | [libx264 @ 003de900] Weighted P-Frames: Y:0.8% UV:0.8% | [libx264 @ 003de900] ref P L0: 69.3% 12.3% 14.1% 4.3% 0.0% | [libx264 @ 003de900] ref B L0: 83.9% 15.3% 0.7% | [libx264 @ 003de900] ref B L1: 96.0% 4.0% | [libx264 @ 003de900] kb/s:261.17 |
