【音视频】AVIO输入模式

news2025/7/19 3:20:30

内存IO模式

AVIOContext *avio_alloc_context(
unsigned char *buffer,
int buffer_size,
int write_flag,
void *opaque,
int (*read_packet)(void *opaque, uint8_t *buf, int buf_size),
int (*write_packet)(void *opaque, uint8_t *buf, int buf_size),
int64_t (*seek)(void *opaque, int64_t offset, int whence)
);

参数说明：

opaque是 read_packet / write_packet 的第⼀个参数，指向⽤户数据。
buffer和buffer_size是 read_packet / write_packet 的第⼆个和第三个参数，是供FFmpeg使⽤的数据区。
buffer ⽤作FFmpeg输⼊时，由⽤户负责向 buffer 中填充数据，FFmpeg取⾛数据。
buffer ⽤作FFmpeg输出时，由FFmpeg负责向 buffer 中填充数据，⽤户取⾛数据。
write_flag是缓冲区读写标志，读写的主语是指FFmpeg。
write_flag 为1时， buffer ⽤于写，即作为FFmpeg输出。
write_flag 为0时， buffer ⽤于读，即作为FFmpeg输⼊。
read_packet和write_packet是函数指针，指向⽤户编写的回调函数。
seek也是函数指针，需要⽀持seek时使⽤。可以类⽐fseek的机制

一、avio_alloc_context 的环形缓冲本质

avio_alloc_context 创建的 AVIOContext 结构体 内部维护了一个环形缓冲区，其核心特性包括：

循环存储机制
- 缓冲区逻辑上首尾相连，数据写入时自动回绕（Wrap-Around），避免频繁内存分配。
- 例如，当缓冲区写满后，新数据会覆盖最早写入的数据（取决于配置）。
双指针管理
- 读指针（buf_ptr）：指向当前读取位置。
- 写指针（buf_end）：指向当前写入位置。
- 通过模运算（%）实现指针的循环移动，例如：
  buf_ptr = (buf_ptr + size) % buffer_size。
缓冲与性能优化
- 预分配固定大小的内存（如 4KB、8KB），减少系统调用次数。
- 适用于网络流、内存数据流等需要连续读写的场景。

实现流程

准备文件

在build路径下准备相关mp3和aac文件

在这里插入图片描述

添加main函数参数，表示输入文件和输出文件

在这里插入图片描述

打开文件

使用FILE二进制打开输入文件和输出文件

const char *in_file_name = argv[1];
const char *out_file_name = argv[2];
FILE *in_file = NULL;
FILE *out_file = NULL;
	// 1. 打开参数文件
in_file = fopen(in_file_name, "rb");
if(!in_file) {
	printf("open file %s failed\n", in_file_name);
	return  -1;
}
out_file = fopen(out_file_name, "wb");
if(!out_file) {
	printf("open file %s failed\n", out_file_name);
	return  -1;
}

自定义`IO`读取

为AVFormatContex添加自定义读取规则，即自己实现一个AVIOContext，而不是使用默认的
AVIOContext使用的是环形缓冲区，即缓冲区满的时候覆盖前面的缓冲区
需要设置环形缓冲区的大小、文件指针、以及缓冲内存回调函数，在内存数据读完的时候触发回调函数，继续从文件读取数据到环形缓冲区

  uint8_t *io_buffer = av_malloc(BUF_SIZE);
AVIOContext *avio_ctx = avio_alloc_context(io_buffer, BUF_SIZE, 0, (void *)in_file,    \
										   read_packet, NULL, NULL);
AVFormatContext *format_ctx = avformat_alloc_context();
format_ctx->pb = avio_ctx;
int ret = avformat_open_input(&format_ctx, NULL, NULL, NULL);
if(ret < 0) {
	printf("avformat_open_input failed:%s\n", av_err2str(ret));
	return -1;
}

read_packet回调函数

static int read_packet(void *opaque, uint8_t *buf, int buf_size)
{
    FILE *in_file = (FILE *)opaque;
    int read_size = fread(buf, 1, buf_size, in_file);
    // printf("read_packet read/*_*/size:%d, buf_size:%d\n", read_size, buf_size);
    if(read_size <=0) {
        return AVERROR_EOF;     // 数据读取完毕
    }
    return read_size;
}

查找解码器

根据ID查找解码器，这里直接查找AAC解码器
分配解码器上下文，将解码器绑定到上下文中

AVCodecContext *codec_ctx = avcodec_alloc_context3(codec);
if(!codec_ctx) {
	printf("avcodec_alloc_context3 failed\n");
	return -1;
}
ret = avcodec_open2(codec_ctx, codec, NULL);
if(ret < 0) {
	printf("avcodec_open2 failed:%s\n", av_err2str(ret));
	return -1;
}

解码并写入文件

将格式上下文信息拷贝到数据包（packet）中

AVPacket *packet = av_packet_alloc();
ret = av_read_frame(format_ctx, packet);

发送packet到解码器

ret = avcodec_send_packet(dec_ctx, packet);

使用帧（frame）接收解码后的裸流数据

ret = avcodec_receive_frame(dec_ctx, frame);

获取单个采样点的数据大小，左右声道依次写入数据

int data_size = av_get_bytes_per_sample(dec_ctx->sample_fmt);
for(int i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
for(int ch = 0; ch < dec_ctx->channels; ch++) {
	fwrite(frame->data[ch] + data_size *i, 1, data_size, outfile);
	}
}

操作代码如下

while (1) {
	ret = av_read_frame(format_ctx, packet);
	if(ret < 0) {
		printf("av_read_frame failed:%s\n", av_err2str(ret));
		break;
	}
	decode(codec_ctx, packet, frame, out_file);
}

decode函数

static void decode(AVCodecContext *dec_ctx, AVPacket *packet, AVFrame *frame,
                   FILE *outfile)
{
    int ret = 0;
    ret = avcodec_send_packet(dec_ctx, packet);
    if(ret == AVERROR(EAGAIN)) {
        printf("Receive_frame and send_packet both returned EAGAIN, which is an API violation.\n");
    } else if(ret < 0) {
        printf("Error submitting the packet to the decoder, err:%s\n",
               av_get_err(ret));
        return;
    }

    while (ret >= 0) {
        ret = avcodec_receive_frame(dec_ctx, frame);
        if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF) {
            return;
        } else if (ret < 0)  {
            printf("Error during decoding\n");
            exit(1);
        }
        if(!packet) {
            printf("get flush frame\n");
        }
        int data_size = av_get_bytes_per_sample(dec_ctx->sample_fmt);
        //        print_sample_format(frame);
        /**
           P表示Planar（平面），其数据格式排列方式为 :
           LLLLLLRRRRRRLLLLLLRRRRRRLLLLLLRRRRRRL...（每个LLLLLLRRRRRR为一个音频帧）
           而不带P的数据格式（即交错排列）排列方式为：
           LRLRLRLRLRLRLRLRLRLRLRLRLRLRLRLRLRLRL...（每个LR为一个音频样本）
        播放范例：   ffplay -ar 48000 -ac 2 -f f32le believe.pcm
            并不是每一种都是这样的格式
        */
        // 这里的写法不是通用，通用要调用重采样的函数去实现
        // 这里只是针对解码出来是planar格式的转换
        for(int i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
            for(int ch = 0; ch < dec_ctx->channels; ch++) {
                fwrite(frame->data[ch] + data_size *i, 1, data_size, outfile);
            }
        }
    }
}

冲刷解码器

解码结束后要冲刷解码器，刷新解码器数据

decode(codec_ctx, NULL, frame, out_file);

结束操作

退出之前要释放内存、关闭文件

fclose(in_file);
fclose(out_file);

av_free(io_buffer);
av_frame_free(frame);
av_packet_free(packet);

avformat_close_input(&format_ctx);
avcodec_free_context(&codec_ctx);