【音视频】AVIO输入模式

内存IO模式

1. AVIOContext *avio_alloc_context(
2. unsigned char *buffer,
3. int buffer_size,
4. int write_flag,
5. void *opaque,
6. int (*read_packet)(void *opaque, uint8_t *buf, int buf_size),
7. int (*write_packet)(void *opaque, uint8_t *buf, int buf_size),
8. int64_t (*seek)(void *opaque, int64_t offset, int whence)
9. );

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参数阐明：

• 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是缓冲区读写标记，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，其焦点特性包括：

• 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），制止频仍内存分配。
    
  • 比方，当缓冲区写满后，新数据会覆盖最早写入的数据（取决于设置）。
    
  
  
• 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，比方：
    buf_ptr = (buf_ptr + size) % buffer_size。
    
  
  
• 缓冲与性能优化
  
  
  
  • 预分配固定巨细的内存（如 4KB、8KB），减少系统调用次数。
    
  • 实用于网络流、内存数据流等需要一连读写的场景。
    
  
  

实现流程

准备文件

在build路径下准备相干mp3和aac文件

添加main函数参数，表示输入文件和输出文件

打开文件

使用FILE二进制打开输入文件和输出文件

1. const char *in_file_name = argv[1];
2. const char *out_file_name = argv[2];
3. FILE *in_file = NULL;
4. FILE *out_file = NULL;
5.         // 1. 打开参数文件
6. in_file = fopen(in_file_name, "rb");
7. if(!in_file) {
8.         printf("open file %s failed\n", in_file_name);
9.         return  -1;
10. }
11. out_file = fopen(out_file_name, "wb");
12. if(!out_file) {
13.         printf("open file %s failed\n", out_file_name);
14.         return  -1;
15. }

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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，即缓冲区满的时间覆盖前面的缓冲区
  
• 需要设置环形缓冲区的巨细、文件指针、以及缓冲内存回调函数，在内存数据读完的时间触发回调函数，继续从文件读取数据到环形缓冲区
  

1.   uint8_t *io_buffer = av_malloc(BUF_SIZE);
2. AVIOContext *avio_ctx = avio_alloc_context(io_buffer, BUF_SIZE, 0, (void *)in_file,    \
3.                                                                                    read_packet, NULL, NULL);
4. AVFormatContext *format_ctx = avformat_alloc_context();
5. format_ctx->pb = avio_ctx;
6. int ret = avformat_open_input(&format_ctx, NULL, NULL, NULL);
7. if(ret < 0) {
8.         printf("avformat_open_input failed:%s\n", av_err2str(ret));
9.         return -1;
10. }

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read_packet回调函数

1. static int read_packet(void *opaque, uint8_t *buf, int buf_size)
2. {
3.     FILE *in_file = (FILE *)opaque;
4.     int read_size = fread(buf, 1, buf_size, in_file);
5.     // printf("read_packet read/*_*/size:%d, buf_size:%d\n", read_size, buf_size);
6.     if(read_size <=0) {
7.         return AVERROR_EOF;     // 数据读取完毕
8.     }
9.     return read_size;
10. }

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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
  

1. AVCodecContext *codec_ctx = avcodec_alloc_context3(codec);
2. if(!codec_ctx) {
3.         printf("avcodec_alloc_context3 failed\n");
4.         return -1;
5. }
6. ret = avcodec_open2(codec_ctx, codec, NULL);
7. if(ret < 0) {
8.         printf("avcodec_open2 failed:%s\n", av_err2str(ret));
9.         return -1;
10. }

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解码并写入文件

• 将格式上下文信息拷贝到数据包（packet）中
  

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

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• 发送packet到解码器
  

1. ret = avcodec_send_packet(dec_ctx, packet);

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• 使用帧（frame）吸收解码后的裸流数据
  

1. ret = avcodec_receive_frame(dec_ctx, frame);

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• 获取单个采样点的数据巨细，左右声道依次写入数据
  

1. int data_size = av_get_bytes_per_sample(dec_ctx->sample_fmt);
2. for(int i = 0; i < frame->nb_samples; i++) {
3. for(int ch = 0; ch < dec_ctx->channels; ch++) {
4.         fwrite(frame->data[ch] + data_size *i, 1, data_size, outfile);
5.         }
6. }

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• 利用代码如下
  

1. while (1) {
2.         ret = av_read_frame(format_ctx, packet);
3.         if(ret < 0) {
4.                 printf("av_read_frame failed:%s\n", av_err2str(ret));
5.                 break;
6.         }
7.         decode(codec_ctx, packet, frame, out_file);
8. }

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decode函数

1. static void decode(AVCodecContext *dec_ctx, AVPacket *packet, AVFrame *frame,                   FILE *outfile){    int ret = 0;    ret = avcodec_send_packet(dec_ctx, packet);
2.     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);
3.         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），其数据格式分列方式为 :           LLLLLLRRRRRRLLLLLLRRRRRRLLLLLLRRRRRRL...（每个LLLLLLRRRRRR为一个音频帧）           而不带P的数据格式（即交织分列）分列方式为：           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);            }        }    }}

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冲刷解码器

• 解码竣事后要冲刷解码器，刷新解码器数据
  

1. decode(codec_ctx, NULL, frame, out_file);

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竣事利用

退出之前要开释内存、关闭文件

1. fclose(in_file);
2. fclose(out_file);
4. av_free(io_buffer);
5. av_frame_free(frame);
6. av_packet_free(packet);
8. avformat_close_input(&format_ctx);
9. avcodec_free_context(&codec_ctx);

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更多资料：https://github.com/0voice

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