在阅读本文前,如果关于音频有些知识不懂,可以看看前面的文章。
1.?频解码过程
?频解码过程如下图所示:
AAC的音频格式送到音频解码器,然后得到PCM收据,音频解码器也有分为硬件或软件解码器,这里就以FFmpeg解码器为主作讲解。
2.FFmpeg音频解码流程
先看看整个流程图,如下:
1.通过解码器id,avcodec_find_decoder去指定解码器。
2.获取裸流解析器, av_parser_init,并返回解析器上下文信息。这个上下文是可以读出相关头信息。
3.avcodec_alloc_context3分配解码器上下文信息。
4.avcodec_open2,将解码器和解码器上下文进行关联。
5.读取文件到缓冲区进行解码,fread,如果 data_size = fread(inbuf, 1, AUDIO_INBUF_SIZE, infile) 大于 0,就持续的去解码。
6.持续送pkt进去解码。前面已经能够解析出一个完整的数据包,所以到这里送进来的就是一个完整的数据包。
7.发送完整的包给解码器,并得到解码后的数据。
接收帧,可能要接收很多次,也就是说送进去一个packet,可能解码都要多次,才能解码完整。
8.获取单个sample所占用的字节,这个仅仅表示的是单个通道
2.debug调试音频解码过程
通过这里先加个断点。如下图:
这里是第一笔data进来的数据。
换算成16进制,这里是以FF开头的。表示就是AAC数据。这里end表示一个缓冲的末尾。
关键数据结构
关键数据结构说明:
AVCodecParser:?于解析输?的数据流并把它分成?帧?帧的压缩编码数据,确保数据是完整的一包,尤其是在把包读到内存中,如果不是完整包,再从内存读出来,实时播放,就会有断断续续的现象。?较形象的说法就是把??的?段连续的数据“切割”成?段段的数据。
?如AAC aac_parser:
从AVCodecParser结构的实例化我们可以看出来,不同编码类型的parser是和CODE_ID进?绑定的。所以也就可以解释。可以通过CODE_ID查找到对应的码流 parser。
3.avcodec编解码API介绍
avcodec_send_packet、avcodec_receive_frame的API是FFmpeg3版本加?的。为了正确的使?它们,有必要阅读FFmpeg的?档说明:链接处
:https://www.ffmpeg.org/doxygen/4.1/group__lavc__encdec.html#details。
FFmpeg提供了两组函数,分别?于编码和解码:
(1)解码:avcodec_send_packet()、avcodec_receive_frame()。
(2)编码:avcodec_send_frame()、avcodec_receive_packet()。
建议的使?流程如下:
(1)设置并打开编解码器上下文AVCodecContext。
(2)输?有效的数据:
解码:调?avcodec_send_packet()给解码器传?包含原始的压缩数据的AVPacket对象。
编码:调? avcodec_send_frame()给编码器传?包含解压数据的AVFrame对象。
两种情况下推荐AVPacket和AVFrame都使?refcounted(引?计数)的模式,这样效率高,否则libavcodec可能不得不对输?的数据进?拷?。
(3)在?个循环体内去接收codec的输出,即周期性地调?avcodec_receive_*()来接收codec输出的数据。
解码:调?avcodec_receive_frame(),如果成功会返回?个包含未压缩数据的AVFrame。
编码:调?avcodec_receive_packet(),如果成功会返回?个包含压缩数据的AVPacket。
注意,这都是完整的包。
反复地调?avcodec_receive_packet()直到返回 AVERROR(EAGAIN)或其他错误。返回AVERROR(EAGAIN)错误表示codec需要新的输?来输出更多的数据。
对于每个输?的packet或frame,codec?般会输出?个frame或packet,但是也有可能输出0个或者多于1个,多个的情况也不少。
(4)注意:流处理结束的时候需要flush(冲刷) codec。因为codec可能在内部缓冲多个frame或packet,出于性能或其他必要的情况(如考虑B帧的情况)。 处理流程如下:
调?avcodec_send_*()传?的AVFrame或AVPacket指针设置为NULL。 这将进?draining mode(排?模式)。实时流应该不存在这些情况,除非输入流结束。
反复地调?avcodec_receive_*()直到返回AVERROR_EOF,该?法在draining mode时不会返回AVERROR(EAGAIN)的错误,除?你没有进?draining mode。
当重新开启codec时,需要先调? avcodec_flush_buffers()来重置codec。
(5)编码或者解码刚开始的时候,codec可能接收了多个输?的frame或packet后还没有输出数据,直到内部的buffer被填充满。上?的使?流程可以处理这种情况。
(6)理论上,只有在输出数据没有被完全接收的情况调?avcodec_send_*()的时候才可能会发?AVERROR(EAGAIN)的错误。你可以依赖这个机制来实现区别于上?建议流程的处理?式,?如每次循环都调?avcodec_send_*(),在出现AVERROR(EAGAIN)错误的时候再去调?avcodec_receive_*()。
(7)并不是所有的codec都遵循?个严格、可预测的数据处理流程,唯?可以保证的是 “调?avcodec_send_*()/avcodec_receive_*()返回AVERROR(EAGAIN)的时候去avcodec_receive_*()/avcodec_send_*()会成功,否则不应该返回AVERROR(EAGAIN)的错误。”?般来说,任何codec都不允许?限制地缓存输?或者输出。
(8)在同?个AVCodecContext上混合使?新旧API是不允许的,这将导致未定义的?为。
4.avcodec_send_packet
函数:int avcodec_send_packet(AVCodecContext *avctx, const AVPacket *avpkt);
作?:?持将裸流数据包送给解码器
注意:
(1)输?的avpkt-data缓冲区必须?于AV_INPUT_PADDING_SIZE,因为优化的字节流读取器必须?次读取32或者64?特的数据。
(2)不能跟之前的API(例如avcodec_decode_video2)混?,否则会返回不可预知的错误。
(3)在将包发送给解码器的时候,AVCodecContext必须已经通过avcodec_open2打开
参数:
avctx:解码上下?
avpkt:输?AVPakcet.通常情况下,输?数据是?个单?的视频帧或者?个完整的?频帧。调?者保留包的原有属性,解码器不会修改包的内容。解码器可能创建对包的引?。如果包没有引?计数将拷??份。跟以往的API不?样,输?的包的数据将被完全地消耗,如果包含有多个帧,要求多次调?avcodec_recvive_frame,直到avcodec_recvive_frame返回VERROR(EAGAIN)或AVERROR_EOF。输?参数可以为NULL,或者AVPacket的data域设置为NULL或者size域设置为0,表示将刷新所有的包,意味着数据流已经结束了。第?次发送刷新会总会成功,第?次发送刷新包是没有必要的,并且返回AVERROR_EOF,如果×××缓存了?些帧,返回?个刷新包,将会返回所有的解码包。
返回值:
0: 表示成功
AVERROR(EAGAIN):当前状态不接受输?,?户必须先使?avcodec_receive_frame() 读取数据帧;
AVERROR_EOF:解码器已刷新,不能再向其发送新包;
AVERROR(EINVAL):没有打开解码器,或者这是?个编码器,或者要求刷新;
AVERRO(ENOMEN):?法将数据包添加到内部队列。
5.avcodec_receive_frame
函数:int avcodec_receive_frame ( AVCodecContext * avctx, AVFrame * frame )
作?:从解码器返回已解码的输出数据。
参数:
avctx: 编解码器上下?
frame: 获取使?reference-counted机制的audio或者video帧(取决于解码器类型)。请
注意,在执?其他操作之前,函数内部将始终先调?av_frame_unref(frame)。
返回值:
0: 成功,返回?个帧
AVERROR(EAGAIN): 该状态下没有帧输出,需要使?avcodec_send_packet发送新的packet到解码器。
AVERROR_EOF: 解码器已经被完全刷新,不再有输出帧
AVERROR(EINVAL): 编解码器没打开
其他<0的值: 具体查看对应的错误码。
注意:当剩余数据小于阈值时,需要处理,如下:
最终由AAC生成PCM格式:
可以看出这个PCM这个压缩率还是高,并且还能够保证比较好的音质。
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