FFmpeg：浅谈 AVFrame 结构体

本文主要是介绍FFmpeg：浅谈 AVFrame 结构体，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

成员变量

struct AVFrame 是一个很基础的类型，顾名思义，主要用来管理解码后的音视频数据：

• 视频：一个 AVFrame 对象可存储一帧图像。
• 音频：一个 AVFrame 对象可存储若干个采样点。

个人理解，AVFrame 主要的成员变量按照功能可划分为四部分：

• 数据部分，这是最核心的部分啦，存储了解码后的音视频数据
  • uint8_t *data[AV_NUM_DATA_POINTERS]：存储音视频数据
  • int linesize[AV_NUM_DATA_POINTERS];：描述数据长度。具体含义取决于数据格式。
  • uint8_t **extended_data;：data 的补充字段。当 data 不够用时，可用该字段存储。
  • AVBufferRef *buf[AV_NUM_DATA_POINTERS];：和 data 对应的引用计数器。buf[i] 和 data[i] 一一对应。当 buf 全为 nullptr 时，说明该对应未启用引用计数功能。
  • AVBufferRef **extended_buf;：和 extended_data 对应的引用计数器。
  • int nb_extended_buf;：extended_buf 的长度。
• 辅助部分，用于解析数据部分，这里仅列出了一部分
  • 视频部分：
    • int width, height;：宽高
    • int key_frame;：1 → keyframe, 0 → not
    • enum AVPictureType pict_type;：类型。I，P，B, S，SI，SP, BI。
    • AVRational sample_aspect_ratio;：注释没看懂，度娘说是单个像素的宽高比。
    • int coded_picture_number;：比特流中的编码序列号。
    • int display_picture_number;：播放序列号。
    • int repeat_pict;：延迟参数，extra_delay = repeat_pict / (2*fps)，未使用过。
  • 音频部分：
    • int nb_samples;：采样点的数量。
    • int sample_rate;：采样率。
    • uint64_t channel_layout;：声道布局。单声道，立体声，5.1 等等，详见函数 av_bprint_channel_layout。
    • channels：声道数量。
  • 共用：
    • int format;：其值为 enum AVPixelFormat(对应视频) 或 enum AVSampleFormat(对应音频)
    • int64_t pts;：渲染时间，单位记录在 time_base 中。按个人经验看，有些解码器未给出该值，还是从对应的 AVStream 中取妥当。
    • int64_t pkt_dts;：该帧的解包时间。
    • AVRational time_base;：时间单位。
    • int quality;：取值范围在 [1,FF_LAMBDA_MAX]，越小越好。
• 用户相关部分：
  • AVBufferRef *opaque_ref; ：用户可以放一些自定义数据在这。av_frame_* 等相关函数会维护其生命周期。
  • void *opaque：也是用户自定义的数据，但用户需自己维护生命周期。
• codec 相关部分，一些 codec 依赖的字段，具体怎么用还不清楚，先记录在这里
  • AVFrameSideData **side_data;：具体怎么用还不清楚。
  • int nb_side_data;：side_data 的长度。
  • AVBufferRef *private_ref;
  • AVBufferRef *hw_frames_ctx;
  • AVDictionary *metadata;：用户和 codec 可通过此字段传递各种类型的 KV 数据。

个人感觉，较难理清的是 data，extened_data，buf，extended_buf 之间的关系，这里记录下 av_frame_get_buffer 如何初始化上述四个变量。

根据音视频数据是 packed 或者 planar 格式，使用方法略有差异。

视频的 packed 格式有 AV_PIX_FMT_YUYV422，AV_PIX_FMT_UYYVYY411 等。
视频的 planar 格式有 AV_PIX_FMT_YUV420P，AV_PIX_FMT_YUV444P 等。
音频的 packed 格式有 AV_SAMPLE_FMT_U8，AV_SAMPLE_FMT_FLT 等。
音频的 planar 格式有 AV_SAMPLE_FMT_S32P，AV_SAMPLE_FMT_FLTP 等。
简单概括，后缀为 P 的则为 planar 格式，反之为 packed 格式。

当数据为 packed 格式时：

• extended_buf：未使用，初始化后值为 nullptr。
• buf：仅使用 buf[0]，其余均为空。
• data：
  • 当数据为音频时，仅使用 data[0]，值为 buf[0]->data；
  • 当数据为视频时，根据AVFrame::format 字段决定。
• extended_data：指向 data。

下图是 AVFrame::format 为 AV_PIX_FMT_YUYV422 时的情形：

当数据为 planar 格式时，设 c 为 planar 的数量：

• buf：使用 buf[0..min(7,c-1)]。
• extend_buf：当 $c>8$ 时启用，指向一段新分配的内存，该内存存储了长度为 $c-8$ 的指针数组。
• data：使用 buf[0..min(7,c-1)]。
• extended_data：
  • 当 $c\le 8$ 时，指向 data。
  • 当 $c>8$ 时，新分配一段内存，该内存存储了长度为 $c$ 的指针数组。

下图以 $c=10$ 的音频数据为例：

相关函数

AVFrame *av_frame_alloc(void)

分配一段内存，用于存储一个 AVFrame 对象。

void av_frame_free(AVFrame **frame)

释放相关内存。

int av_frame_ref(AVFrame *dst, const AVFrame *src)

该函数会处理所有字段，该复制的复制，该引用的引用。

void av_frame_unref(AVFrame *frame)

重置 AVFrame。可复用重置后的 AVFrame 对象，避免重复的分配回收内存。

int av_frame_copy_props(AVFrame *dst, const AVFrame *src)

该函数不会处理 AVFrame::buf 和 AVFrame::extended_buf。

int av_frame_get_buffer(AVFrame *frame, int align)

该函数会根据初始化 data、extended_data、 buf、extended_buf 等字段。

这篇关于FFmpeg：浅谈 AVFrame 结构体的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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