AVCodec的全方位介绍

一、AVCodec介绍

AVCodec是FFmpeg的一部分，是一组音频和视频编解码类库，支持众多的格式和编解码算法，包括MPEG、H.264、VP9等。尤其是在音视频领域，其功能强大、使用灵活、可扩展性好，受到众多开发者的青睐。AVCodec中的主要结构体包括AVCodecContext、AVCodec、AVFrame等。

二、AVCodec的编解码实现

AVCodec的编解码实现主要基于FFmpeg提供的API实现。下面，以AVCodec的H.264编码为例，介绍AVCodec的编解码实现：

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 < 0) {
    // 打开编码器失败
}
AVFrame* frame = av_frame_alloc();
frame->format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
frame->width = width;
frame->height = height;
ret = av_frame_get_buffer(frame, 0);  
if(ret < 0) {
    // 获取frame buffer失败
}
// 将数据保存到frame中
uint8_t* yData = ...; // Y数据
uint8_t* uData = ...; // U数据
uint8_t* vData = ...; // V数据
frame->data[0] = yData;
frame->data[1] = uData;
frame->data[2] = vData;
ret = avcodec_send_frame(codecContext, frame);
if(ret < 0) {
    // 发送frame失败
}
AVPacket* packet = av_packet_alloc();
ret = avcodec_receive_packet(codecContext, packet);
if(ret < 0) {
    // 接收packet失败
}
// 对packet进行处理，发送到输出
... 

上面的代码演示了AVCodec的编解码实现过程，其中包括如下步骤:

• 创建一个AVCodecContext对象，设置编码器的相关参数，如分辨率、帧率、码率等。
• 打开编码器。
• 创建一个AVFrame对象，设置帧的相关参数，如分辨率、颜色格式等。
• 将待编码数据保存到AVFrame中，如YUV数据。
• 使用avcodec_send_frame()函数将AVFrame发送到编码器进行编码。
• 使用avcodec_receive_packet()函数从编码器中获取编码后的数据，保存到AVPacket对象中。
• 对AVPacket进行处理，如写文件、推流等。

三、AVCodec的解码实现

AVCodec的解码实现也基于FFmpeg提供的API实现，下面以解码H.264为例，介绍AVCodec的解码实现：

AVCodec* codec = avcodec_find_decoder_by_name("libx264");
AVCodecContext* codecContext = avcodec_alloc_context3(codec);
int ret = avcodec_open2(codecContext, codec, NULL);
if(ret < 0) {
    // 打开解码器失败
}
AVPacket* packet = av_packet_alloc();
while(read_packet(packet)) {
    // 从文件/网络中读一个packet
    ret = avcodec_send_packet(codecContext, packet);
    if(ret < 0) {
        // 发送packet失败
        continue;
    }
    AVFrame* frame = av_frame_alloc();
    while(true) {
        ret = avcodec_receive_frame(codecContext, frame);
        if(ret == AVERROR_EOF) {
            // 已经解码完所有数据
            break;
        } else if(ret == AVERROR(EAGAIN)) {
            // 需要更多数据才能解码
            break;
        } else if(ret < 0) {
            // 解码失败
            break;
        }
        // 处理frame数据
        ...
    }
    av_frame_free(&frame);
}

上面的代码演示了AVCodec的解码实现过程，其中包括如下步骤:

• 创建AVCodecContext对象，设置解码器参数。
• 打开解码器。
• 不断地从文件/网络中读取数据，构造AVPacket对象。
• 使用avcodec_send_packet()函数将AVPacket发送到解码器进行解码。
• 使用avcodec_receive_frame()函数从解码器中获取解码后的帧数据。
• 对于每一帧数据，进行处理，如渲染、推流等等。
• 释放frame等资源。

四、AVCodec的常用函数介绍

AVCodec常用的函数有很多，这里只介绍几个常用的函数。具体详细的函数请参考官方文档或源码注释。

1. avcodec_find_encoder/find_decoder()

查找指定编解码器。

AVCodec* codec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);

2. avcodec_alloc_context3()

分配AVCodecContext对象，并设置默认参数。

AVCodecContext* codecContext = avcodec_alloc_context3(codec);

3. avcodec_open2()

打开编解码器。

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

4. av_frame_alloc()

分配AVFrame对象。

AVFrame* frame = av_frame_alloc();

5. av_frame_get_buffer()

为AVFrame分配空间。

int ret = av_frame_get_buffer(frame, 0);

6. avcodec_send_frame()

将AVFrame对象发送到编码器。

int ret = avcodec_send_frame(codecContext, frame);

7. avcodec_receive_packet()

从编码器中获取编码后的数据。

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

8. av_packet_unref()

释放AVPacket对象中的资源。

av_packet_unref(packet);

9. avcodec_find_best_stream()

查找最佳的音频/视频流。

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

五、总结

本文从AVCodec的介绍、编解码实现、常用函数等多个方面进行了详细的介绍。AVCodec是FFmpeg中非常重要的一部分，在音视频领域有广泛的应用。希望本文能对开发者们了解AVCodec有所帮助，同时也鼓励大家在开发音视频应用时多多尝试。