AVCodec的全方位介紹

一、AVCodec介紹

AVCodec是FFmpeg的一部分，是一組音頻和視頻編解碼類庫，支持眾多的格式和編解碼算法，包括MPEG、H.264、VP9等。尤其是在音視頻領域，其功能強大、使用靈活、可擴展性好，受到眾多開發者的青睞。AVCodec中的主要結構體包括AVCodecContext、AVCodec、AVFrame等。

二、AVCodec的編解碼實現

AVCodec的編解碼實現主要基於FFmpeg提供的API實現。下面，以AVCodec的H.264編碼為例，介紹AVCodec的編解碼實現：

AVCodec* codec = avcodec_find_encoder_by_name("libx264");
AVCodecContext* codecContext = avcodec_alloc_context3(codec);
codecContext->width = width;
codecContext->height = height;
codecContext->bit_rate = bit_rate;
codecContext->gop_size = gop_size;
codecContext->time_base = (AVRational){1, fps};
codecContext->framerate = (AVRational){fps, 1};
codecContext->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
int ret = avcodec_open2(codecContext, codec, NULL);
if(ret format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
frame->width = width;
frame->height = height;
ret = av_frame_get_buffer(frame, 0);  
if(ret data[0] = yData;
frame->data[1] = uData;
frame->data[2] = vData;
ret = avcodec_send_frame(codecContext, frame);
if(ret < 0) {
    // 發送frame失敗
}
AVPacket* packet = av_packet_alloc();
ret = avcodec_receive_packet(codecContext, packet);
if(ret < 0) {
    // 接收packet失敗
}
// 對packet進行處理，發送到輸出
... 

上面的代碼演示了AVCodec的編解碼實現過程，其中包括如下步驟:

• 創建一個AVCodecContext對象，設置編碼器的相關參數，如分辨率、幀率、碼率等。
• 打開編碼器。
• 創建一個AVFrame對象，設置幀的相關參數，如分辨率、顏色格式等。
• 將待編碼數據保存到AVFrame中，如YUV數據。
• 使用avcodec_send_frame()函數將AVFrame發送到編碼器進行編碼。
• 使用avcodec_receive_packet()函數從編碼器中獲取編碼後的數據，保存到AVPacket對象中。
• 對AVPacket進行處理，如寫文件、推流等。

三、AVCodec的解碼實現

AVCodec的解碼實現也基於FFmpeg提供的API實現，下面以解碼H.264為例，介紹AVCodec的解碼實現：

AVCodec* codec = avcodec_find_decoder_by_name("libx264");
AVCodecContext* codecContext = avcodec_alloc_context3(codec);
int ret = avcodec_open2(codecContext, codec, NULL);
if(ret < 0) {
    // 打開解碼器失敗
}
AVPacket* packet = av_packet_alloc();
while(read_packet(packet)) {
    // 從文件/網絡中讀一個packet
    ret = avcodec_send_packet(codecContext, packet);
    if(ret < 0) {
        // 發送packet失敗
        continue;
    }
    AVFrame* frame = av_frame_alloc();
    while(true) {
        ret = avcodec_receive_frame(codecContext, frame);
        if(ret == AVERROR_EOF) {
            // 已經解碼完所有數據
            break;
        } else if(ret == AVERROR(EAGAIN)) {
            // 需要更多數據才能解碼
            break;
        } else if(ret < 0) {
            // 解碼失敗
            break;
        }
        // 處理frame數據
        ...
    }
    av_frame_free(&frame);
}

上面的代碼演示了AVCodec的解碼實現過程，其中包括如下步驟:

• 創建AVCodecContext對象，設置解碼器參數。
• 打開解碼器。
• 不斷地從文件/網絡中讀取數據，構造AVPacket對象。
• 使用avcodec_send_packet()函數將AVPacket發送到解碼器進行解碼。
• 使用avcodec_receive_frame()函數從解碼器中獲取解碼後的幀數據。
• 對於每一幀數據，進行處理，如渲染、推流等等。
• 釋放frame等資源。

四、AVCodec的常用函數介紹

AVCodec常用的函數有很多，這裡只介紹幾個常用的函數。具體詳細的函數請參考官方文檔或源碼注釋。

1. avcodec_find_encoder/find_decoder()

查找指定編解碼器。

AVCodec* codec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);

2. avcodec_alloc_context3()

分配AVCodecContext對象，並設置默認參數。

AVCodecContext* codecContext = avcodec_alloc_context3(codec);

3. avcodec_open2()

打開編解碼器。

int ret = avcodec_open2(codecContext, codec, NULL);

4. av_frame_alloc()

分配AVFrame對象。

AVFrame* frame = av_frame_alloc();

5. av_frame_get_buffer()

為AVFrame分配空間。

int ret = av_frame_get_buffer(frame, 0);

6. avcodec_send_frame()

將AVFrame對象發送到編碼器。

int ret = avcodec_send_frame(codecContext, frame);

7. avcodec_receive_packet()

從編碼器中獲取編碼後的數據。

AVPacket* packet = av_packet_alloc();
int ret = avcodec_receive_packet(codecContext, packet);

8. av_packet_unref()

釋放AVPacket對象中的資源。

av_packet_unref(packet);

9. avcodec_find_best_stream()

查找最佳的音頻/視頻流。

int idx = avcodec_find_best_stream(formatCtx, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, &codec, 0);

五、總結

本文從AVCodec的介紹、編解碼實現、常用函數等多個方面進行了詳細的介紹。AVCodec是FFmpeg中非常重要的一部分，在音視頻領域有廣泛的應用。希望本文能對開發者們了解AVCodec有所幫助，同時也鼓勵大家在開發音視頻應用時多多嘗試。