最简单的基于FFmpeg的封装格式处理 视音频复用器 muxer

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最简单的基于FFmpeg的封装格式处理系列文章列表:

最简单的基于FFmpeg的封装格式处理:视音频分离器简化版(demuxer-simple)

最简单的基于FFmpeg的封装格式处理:视音频分离器(demuxer)

最简单的基于FFmpeg的封装格式处理:视音频复用器(muxer)

最简单的基于FFMPEG的封装格式处理:封装格式转换(remuxer)

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简介

打算记录一下基于FFmpeg的封装格式处理方面的例子。包括了视音频分离,复用,封装格式转换。这是第3篇。

本文记录一个基于FFmpeg的视音频复用器(Simplest FFmpeg muxer)。视音频复用器(Muxer)即是将视频压缩数据(例如H.264)和音频压缩数据(例如AAC)合并到一个封装格式数据(例如MKV)中去。如图所示。在这个过程中并不涉及到编码和解码。


最简单的基于FFmpeg的封装格式处理 视音频复用器 muxer
 
本文记录的程序将一个H.264编码的视频码流文件和一个MP3编码的音频码流文件,合成为一个MP4封装格式的文件。

流程

程序的流程如下图所示。从流程图中可以看出,一共初始化了3个AVFormatContext,其中2个用于输入,1个用于输出。3个AVFormatContext初始化之后,通过avcodec_copy_context()函数可以将输入视频/音频的参数拷贝至输出视频/音频的AVCodecContext结构体。然后分别调用视频输入流和音频输入流的av_read_frame(),从视频输入流中取出视频的AVPacket,音频输入流中取出音频的AVPacket,分别将取出的AVPacket写入到输出文件中即可。其间用到了一个不太常见的函数av_compare_ts(),是比较时间戳用的。通过该函数可以决定该写入视频还是音频。
最简单的基于FFmpeg的封装格式处理 视音频复用器 muxer

本文介绍的视音频复用器,输入的视频不一定是H.264裸流文件,音频也不一定是纯音频文件。可以选择两个封装过的视音频文件作为输入。程序会从视频输入文件中“挑”出视频流,音频输入文件中“挑”出音频流,再将“挑选”出来的视音频流复用起来。
PS1:对于某些封装格式(例如MP4/FLV/MKV等)中的H.264,需要用到名称为“h264_mp4toannexb”的bitstream filter。
PS2:对于某些封装格式(例如MP4/FLV/MKV等)中的AAC,需要用到名称为“aac_adtstoasc”的bitstream filter。

简单介绍一下流程中各个重要函数的意义:
avformat_open_input():打开输入文件。
avcodec_copy_context():赋值AVCodecContext的参数。
avformat_alloc_output_context2():初始化输出文件。
avio_open():打开输出文件。
avformat_write_header():写入文件头。
av_compare_ts():比较时间戳,决定写入视频还是写入音频。这个函数相对要少见一些。
av_read_frame():从输入文件读取一个AVPacket。
av_interleaved_write_frame():写入一个AVPacket到输出文件。
av_write_trailer():写入文件尾。


代码

下面贴上代码:

/** * 最简单的基于FFmpeg的视音频复用器 * Simplest FFmpeg Muxer * * 雷霄骅 Lei Xiaohua * [email protected] * 中国传媒大学/数字电视技术 * Communication University of China / Digital TV Technology * http://blog.csdn.net/leixiaohua1020 * * 本程序可以将视频码流和音频码流打包到一种封装格式中。 * 程序中将AAC编码的音频码流和H.264编码的视频码流打包成 * MPEG2TS封装格式的文件。 * 需要注意的是本程序并不改变视音频的编码格式。 * * This software mux a video bitstream and a audio bitstream  * together into a file. * In this example, it mux a H.264 bitstream (in MPEG2TS) and  * a AAC bitstream file together into MP4 format file. * */#include <stdio.h>#define __STDC_CONSTANT_MACROS#ifdef _WIN32//Windowsextern "C"{#include "libavformat/avformat.h"};#else//Linux...#ifdef __cplusplusextern "C"{#endif#include <libavformat/avformat.h>#ifdef __cplusplus};#endif#endif/*FIX: H.264 in some container format (FLV, MP4, MKV etc.) need "h264_mp4toannexb" bitstream filter (BSF)  *Add SPS,PPS in front of IDR frame  *Add start code ("0,0,0,1") in front of NALUH.264 in some container (MPEG2TS) don't need this BSF.*///'1': Use H.264 Bitstream Filter #define USE_H264BSF 0/*FIX:AAC in some container format (FLV, MP4, MKV etc.) need "aac_adtstoasc" bitstream filter (BSF)*///'1': Use AAC Bitstream Filter #define USE_AACBSF 0int main(int argc, char* argv[]){ AVOutputFormat *ofmt = NULL//Input AVFormatContext and Output AVFormatContext AVFormatContext *ifmt_ctx_v = NULL, *ifmt_ctx_a = NULL,*ofmt_ctx = NULL; AVPacket pkt; int ret, i; int videoindex_v=-1,videoindex_out=-1int audioindex_a=-1,audioindex_out=-1int frame_index=0int64_t cur_pts_v=0,cur_pts_a=0//const char *in_filename_v = "cuc_ieschool.ts";//Input file URL const char *in_filename_v = "cuc_ieschool.h264"//const char *in_filename_a = "cuc_ieschool.mp3"; //const char *in_filename_a = "gowest.m4a"; //const char *in_filename_a = "gowest.aac"; const char *in_filename_a = "huoyuanjia.mp3"const char *out_filename = "cuc_ieschool.mp4";//Output file URL av_register_all(); //Input if ((ret = avformat_open_input(&ifmt_ctx_v, in_filename_v, 0, 0)) < 0) {  printf( "Could not open input file.");  goto end; } if ((ret = avformat_find_stream_info(ifmt_ctx_v, 0)) < 0) {  printf( "Failed to retrieve input stream information");  goto end; } if ((ret = avformat_open_input(&ifmt_ctx_a, in_filename_a, 0, 0)) < 0) {  printf( "Could not open input file.");  goto end; } if ((ret = avformat_find_stream_info(ifmt_ctx_a, 0)) < 0) {  printf( "Failed to retrieve input stream information");  goto end; } printf("===========Input Information==========\n"); av_dump_format(ifmt_ctx_v, 0, in_filename_v, 0); av_dump_format(ifmt_ctx_a, 0, in_filename_a, 0); printf("======================================\n"); //Output avformat_alloc_output_context2(&ofmt_ctx, NULL, NULL, out_filename); if (!ofmt_ctx) {  printf( "Could not create output context\n");  ret = AVERROR_UNKNOWN;  goto end; } ofmt = ofmt_ctx->oformat; for (i = 0; i < ifmt_ctx_v->nb_streams; i++) {  //Create output AVStream according to input AVStream  if(ifmt_ctx_v->streams[i]->codec->codec_type==AVMEDIA_TYPE_VIDEO){  AVStream *in_stream = ifmt_ctx_v->streams[i];  AVStream *out_stream = avformat_new_stream(ofmt_ctx, in_stream->codec->codec);  videoindex_v=i;  if (!out_stream) {   printf( "Failed allocating output stream\n");   ret = AVERROR_UNKNOWN;   goto end;  }  videoindex_out=out_stream->index;  //Copy the settings of AVCodecContext  if (avcodec_copy_context(out_stream->codec, in_stream->codec) < 0) {   printf( "Failed to copy context from input to output stream codec context\n");   goto end;  }  out_stream->codec->codec_tag = 0;  if (ofmt_ctx->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)   out_stream->codec->flags |= CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;  break;  } } for (i = 0; i < ifmt_ctx_a->nb_streams; i++) {  //Create output AVStream according to input AVStream  if(ifmt_ctx_a->streams[i]->codec->codec_type==AVMEDIA_TYPE_AUDIO){   AVStream *in_stream = ifmt_ctx_a->streams[i];   AVStream *out_stream = avformat_new_stream(ofmt_ctx, in_stream->codec->codec);   audioindex_a=i;   if (!out_stream) {    printf( "Failed allocating output stream\n");    ret = AVERROR_UNKNOWN;    goto end;   }   audioindex_out=out_stream->index;   //Copy the settings of AVCodecContext   if (avcodec_copy_context(out_stream->codec, in_stream->codec) < 0) {    printf( "Failed to copy context from input to output stream codec context\n");    goto end;   }   out_stream->codec->codec_tag = 0;   if (ofmt_ctx->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)    out_stream->codec->flags |= CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;   break;  } } printf("==========Output Information==========\n"); av_dump_format(ofmt_ctx, 0, out_filename, 1); printf("======================================\n"); //Open output file if (!(ofmt->flags & AVFMT_NOFILE)) {  if (avio_open(&ofmt_ctx->pb, out_filename, AVIO_FLAG_WRITE) < 0) {   printf( "Could not open output file '%s'", out_filename);   goto end;  } } //Write file header if (avformat_write_header(ofmt_ctx, NULL) < 0) {  printf( "Error occurred when opening output file\n");  goto end; } //FIX#if USE_H264BSF AVBitStreamFilterContext* h264bsfc =  av_bitstream_filter_init("h264_mp4toannexb"); #endif#if USE_AACBSF AVBitStreamFilterContext* aacbsfc =  av_bitstream_filter_init("aac_adtstoasc"); #endif while (1) {  AVFormatContext *ifmt_ctx;  int stream_index=0;  AVStream *in_stream, *out_stream;  //Get an AVPacket  if(av_compare_ts(cur_pts_v,ifmt_ctx_v->streams[videoindex_v]->time_base,cur_pts_a,ifmt_ctx_a->streams[audioindex_a]->time_base) <= 0){   ifmt_ctx=ifmt_ctx_v;   stream_index=videoindex_out;   if(av_read_frame(ifmt_ctx, &pkt) >= 0){    do{     in_stream  = ifmt_ctx->streams[pkt.stream_index];     out_stream = ofmt_ctx->streams[stream_index];     if(pkt.stream_index==videoindex_v){      //FIX:No PTS (Example: Raw H.264)      //Simple Write PTS      if(pkt.pts==AV_NOPTS_VALUE){       //Write PTS       AVRational time_base1=in_stream->time_base;       //Duration between 2 frames (us)       int64_t calc_duration=(double)AV_TIME_BASE/av_q2d(in_stream->r_frame_rate);       //Parameters       pkt.pts=(double)(frame_index*calc_duration)/(double)(av_q2d(time_base1)*AV_TIME_BASE);       pkt.dts=pkt.pts;       pkt.duration=(double)calc_duration/(double)(av_q2d(time_base1)*AV_TIME_BASE);       frame_index++;      }      cur_pts_v=pkt.pts;      break;     }    }while(av_read_frame(ifmt_ctx, &pkt) >= 0);   }else{    break;   }  }else{   ifmt_ctx=ifmt_ctx_a;   stream_index=audioindex_out;   if(av_read_frame(ifmt_ctx, &pkt) >= 0){    do{     in_stream  = ifmt_ctx->streams[pkt.stream_index];     out_stream = ofmt_ctx->streams[stream_index];     if(pkt.stream_index==audioindex_a){      //FIX:No PTS      //Simple Write PTS      if(pkt.pts==AV_NOPTS_VALUE){       //Write PTS       AVRational time_base1=in_stream->time_base;       //Duration between 2 frames (us)       int64_t calc_duration=(double)AV_TIME_BASE/av_q2d(in_stream->r_frame_rate);       //Parameters       pkt.pts=(double)(frame_index*calc_duration)/(double)(av_q2d(time_base1)*AV_TIME_BASE);       pkt.dts=pkt.pts;       pkt.duration=(double)calc_duration/(double)(av_q2d(time_base1)*AV_TIME_BASE);       frame_index++;      }      cur_pts_a=pkt.pts;      break;     }    }while(av_read_frame(ifmt_ctx, &pkt) >= 0);   }else{    break;   }  }  //FIX:Bitstream Filter#if USE_H264BSF  av_bitstream_filter_filter(h264bsfc, in_stream->codec, NULL, &pkt.data, &pkt.size, pkt.data, pkt.size, 0);#endif#if USE_AACBSF  av_bitstream_filter_filter(aacbsfc, out_stream->codec, NULL, &pkt.data, &pkt.size, pkt.data, pkt.size, 0);#endif  //Convert PTS/DTS  pkt.pts = av_rescale_q_rnd(pkt.pts, in_stream->time_base, out_stream->time_base, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF|AV_ROUND_PASS_MINMAX));  pkt.dts = av_rescale_q_rnd(pkt.dts, in_stream->time_base, out_stream->time_base, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF|AV_ROUND_PASS_MINMAX));  pkt.duration = av_rescale_q(pkt.duration, in_stream->time_base, out_stream->time_base);  pkt.pos = -1;  pkt.stream_index=stream_index;  printf("Write 1 Packet. size:%5d\tpts:%lld\n",pkt.size,pkt.pts);  //Write  if (av_interleaved_write_frame(ofmt_ctx, &pkt) < 0) {   printf( "Error muxing packet\n");   break;  }  av_free_packet(&pkt); } //Write file trailer av_write_trailer(ofmt_ctx);#if USE_H264BSF av_bitstream_filter_close(h264bsfc);#endif#if USE_AACBSF av_bitstream_filter_close(aacbsfc);#endifend: avformat_close_input(&ifmt_ctx_v); avformat_close_input(&ifmt_ctx_a); /* close output */ if (ofmt_ctx && !(ofmt->flags & AVFMT_NOFILE))  avio_close(ofmt_ctx->pb); avformat_free_context(ofmt_ctx); if (ret < 0 && ret != AVERROR_EOF) {  printf( "Error occurred.\n");  return -1; } return 0;}



结果

输入文件为:
视频:cuc_ieschool.ts

音频:huoyuanjia.mp3


输出文件为:
cuc_ieschool.mp4
输出的文件视频为“cuc_ieschool”,配合“霍元甲”的音频。

下载


simplest ffmpeg format


项目主页

SourceForge:https://sourceforge.net/projects/simplestffmpegformat/

Github:https://github.com/leixiaohua1020/simplest_ffmpeg_format

开源中国:http://git.oschina.net/leixiaohua1020/simplest_ffmpeg_format


CSDN下载:

http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8005317


工程中包含4个例子:

simplest_ffmpeg_demuxer_simple:视音频分离器(简化版)。

simplest_ffmpeg_demuxer:视音频分离器。

simplest_ffmpeg_muxer:视音频复用器。

simplest_ffmpeg_remuxer:封装格式转换器。


更新-1.1==================================================

修复了以下问题:

(1)Release版本下的运行问题

(2)simplest_ffmpeg_muxer封装H.264裸流的时候丢失声音的错误

关于simplest_ffmpeg_muxer封装H.264裸流的时候丢失声音的问题目前已经解决。根源在于H.264裸流没有PTS,因此必须手动写入PTS。写入PTS的代码在在旧版本中已经包含:

//FIX:No PTS//Simple Write PTSif(pkt.pts==AV_NOPTS_VALUE){ //Write PTS AVRational time_base1=in_stream->time_base; //Duration between 2 frames (us) int64_t calc_duration=(double)AV_TIME_BASE/av_q2d(in_stream->r_frame_rate); //Parameters pkt.pts=(double)(frame_index*calc_duration)/(double)(av_q2d(time_base1)*AV_TIME_BASE); pkt.dts=pkt.pts; pkt.duration=(double)calc_duration/(double)(av_q2d(time_base1)*AV_TIME_BASE); frame_index++;}
但是旧版本中这段代码的位置放错了,应该放在av_read_frame()之后,cur_pts_a/cur_pts_v赋值之前。换句话说,也就说要把这段代码“前移”。修改后问题解决。

CSDN下载地址:

http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8284309


更新-1.2 (2015.2.13)=========================================

这次考虑到了跨平台的要求,调整了源代码。经过这次调整之后,源代码可以在以下平台编译通过:

VC++:打开sln文件即可编译,无需配置。

cl.exe:打开compile_cl.bat即可命令行下使用cl.exe进行编译,注意可能需要按照VC的安装路径调整脚本里面的参数。编译命令如下。

::VS2010 Environmentcall "D:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\vcvarsall.bat"::[email protected] INCLUDE=include;%INCLUDE%::[email protected] LIB=lib;%LIB%::compile and linkcl simplest_ffmpeg_muxer.cpp /link avcodec.lib avformat.lib avutil.lib ^avdevice.lib avfilter.lib postproc.lib swresample.lib swscale.lib /OPT:NOREF

MinGW:MinGW命令行下运行compile_mingw.sh即可使用MinGW的g++进行编译。编译命令如下。

g++ simplest_ffmpeg_muxer.cpp -g -o simplest_ffmpeg_muxer.exe \-I /usr/local/include -L /usr/local/lib -lavformat -lavcodec -lavutil

GCC:Linux或者MacOS命令行下运行compile_gcc.sh即可使用GCC进行编译。编译命令如下。

gcc simplest_ffmpeg_muxer.cpp -g -o simplest_ffmpeg_muxer.out -I /usr/local/include -L /usr/local/lib \-lavformat -lavcodec -lavutil
PS:相关的编译命令已经保存到了工程文件夹中

CSDN下载地址:http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8445303
SourceForge上已经更新。
           

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