背景说明
FFmpeg是一个开源，免费，跨平台的视频和音频流方案，它提供了一套完整的录制、转换以及流化音视频的解决方案。而ffplay是有ffmpeg官方提供的一个基于ffmpeg的简单播放器。学习ffplay对于播放器流程、ffmpeg的调用等等是一个非常好的例子。本文就是对ffplay的一个基本的流程剖析，很多细节内容还需要继续钻研。
注：本文师基于ffmpeg-2.0版本进行分析，具体代码行还请对号入座，谢谢！
主框架流程
下图是一个使用“gcc+eygpt+graphviz+手工调整”生成的一个ffplay函数基本调用关系图，其中只保留了视频部分，去除了音频处理、字幕处理以及一些细节处理部分。
注：图中的数字表示了播放中的一次基本调用流程，X?序号表示退出流程。
从上图中我们可以了解到以下几种信息：
下面将对三个线程分别加以详细描述。
read_thread线程
从read_thread开始说起而不是从mAIn线程，主要原因是考虑按照视频数据转换的方式比较好理解。
read_thread的创建是在main-->stream_open函数中：
|
is->read_tid = SDL_CreateThread(read_thread, is); |
read_thread线程主要分为三部分：
初始化部分
主要包括SDL_mutex信号量创建、创建avformat上下文、打开输入文件、解析码流信息、查找音视频数据流并打开对应的数据流。
创建wait_mutex互斥量
SDL_mutex *wait_mutex = SDL_CreateMutex();
该互斥量主要用于在对(VideoState *)is->continue_read_thread操作时加保护，如2887行和2925行：
//代码段一
/* if the queue are full, no need to read more */
if (infinite_buffer<1 &&
……) {undefined
/* wait 10 ms */
SDL_LockMutex(wait_mutex);
SDL_CondWaitTimeout(is->continue_read_thread, wait_mutex, 10); <-- line 2887
SDL_UnlockMutex(wait_mutex);
continue;
}
//代码段二
ret = av_read_frame(ic, pkt);
if (ret < 0) {undefined
if (ret == AVERROR_EOF || url_feof(ic->pb))
eof = 1;
if (ic->pb && ic->pb->error)
break;
SDL_LockMutex(wait_mutex);
SDL_CondWaitTimeout(is->continue_read_thread, wait_mutex, 10); <-- line 2925
SDL_UnlockMutex(wait_mutex);
continue;
}
而continue_read_thread从其名字上来看，是一个控制read_thread线程是否继续阻塞的信号量，上面两次阻塞的地方分别是：packet队列已满，需要等待一会(即超时10ms)或者收到信号重新循环；读数据失败，但是并不是IO错误(ic->pb->error)，如读取网络实时数据时取不到数据，此时也需要等待或者收到信号重新循环。
注：seek操作时(L1216)和音频队列为空(L2327)时，会发送continue_read_thread信号。
AVFormatContext创建
(AVFormatContext *)ic = avformat_alloc_context();
此处创建的avformat上下文，类似于一个句柄，后续所有avformat相关的函数调用第一个参数都是该上下文指针，如avformat_open_input、avformat_find_stream_info以及一些和av相关的函数接口第一个参数也是该指针，如av_find_best_stream、av_read_frame等等。
打开输入文件
err = avformat_open_input(&ic, is->filename, is->iformat, &format_opts);
创建好avformat上下文后，就打开is->filename指定的文件(或流)，其中第三个和第四个参数可以传NULL，由ffmpeg自动侦测待输入流的文件格式，也可以通过is->iformat手动指定，format_opts参数表示设置的特殊属性。
通过调用avformat_open_input函数，我们可以得到输入流的一个基本信息。我们可以通过调用av_dump_format(ic, 0, is->filename, 0);来输出解析后的码流信息，可以得到如下数据：
Input #0, mpegts, from '/home/nfer/bak/cw880-latency.ts':0B f=0/0
Duration: N/A, bitrate: N/A
Program 1
Stream #0:0[0x68]:Video:h264 ([27][0][0][0] / 0x001B), 90k tbn
Stream #0:1[0x67]:Audio:aac([15][0][0][0] / 0x000F), 0 channels
即，可以解析出
² 封装格式是mpegts，包含两路数据流
² 流1的PID是0x68，类型是视频，编码格式是H264
² 流2的PID是0x67，类型是音频，编码格式是AAC
但是只有这些信息可定无法解码，比如视频的宽高比、图像编码格式(YUV or RGB …)、音频采样率、音频声道数量等等，以及Duration、bitrate等信息。这些信息都需要通过其他函数来解析。
解析码流信息
err = avformat_find_stream_info(ic, opts);
因为avformat_open_input函数只能解析出一些基本的码流信息，不足以满足解码的要求，因此我们调用avformat_find_stream_info函数来尽量的解析出所有的和输入流相关的信息。
解析码流的内部实现我们不在此处讨论，先看一看调用后该函数后解析出来的信息(同样采用av_dump_format来输出)：
Input #0, mpegts, from '/home/nfer/bak/cw880-latency.ts':0B f=0/0
Duration: 00:02:53.73, start: 2051.276989, bitrate: 1983 kb/s
Program 1
Stream #0:0[0x68]: Video: h264 (Baseline) ([27][0][0][0] / 0x001B), yuv420p, 1280x720, 30 tbr, 90k tbn, 180k tbc
Stream #0:1[0x67]: Audio: aac ([15][0][0][0] / 0x000F), 48000 Hz, stereo, fltp,72 kb/s
对比上一步获取的信息，我们可以看到新解析出来的信息：
² 码流信息；节目时长00:02:53.73，开始播放时间2051.276989，码率1983 kb/s
² 视频信息：色彩空间YUV420p，分辨率1280x720，帧率30，文件层的时间精度90k，视频层的时间精度180K
² 音频信息：采样率48000，立体声stereo，音频采样格式fltp(float, planar)，音频比特率72 kb/s
需要注意的是，该函数是一个阻塞操作，即默认情况下会在该函数中阻塞5s。具体的实现是在avformat_open_input函数中有一个for(;;) 循环，其中的一个break条件如下：
if (t >= ic->max_analyze_duration) {undefined
av_log(ic, AV_LOG_VERBOSE, "max_analyze_duration %d reached at %"PRId64" microsecondsn", ic->max_analyze_duration, t);
break;
}
而ic->max_analyze_duration的默认值定义在options_table.h文件中，即默认的参数表：
{"analyzeduration", "specify how many microseconds are analyzed to probe the input", OFFSET(max_analyze_duration), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = 5*AV_TIME_BASE }, 0, INT_MAX, D},
#define AV_TIME_BASE 1000000 <--file: avutil.h, line: 229
如果觉得这个默认的5s阻塞时间太长，或者甚至觉得完全没有必要，即我们可以手动的设置各种解码的参数，那么可以通过下面的方法将ic->max_analyze_duration的值修改为1s：
ic = avformat_alloc_context();
ic->interrupt_callback.callback = decode_interrupt_cb;
ic->interrupt_callback.opaque = is;
//add by Nfer
ic->max_analyze_duration =1*1000*1000;
av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ic->max_analyze_duration %d.n", ic->max_analyze_duration);
err = avformat_open_input(&ic, is->filename, is->iformat, &ffp->format_opts);
注：红色部分为添加的代码
相关视频推荐
linux中FFmpeg常用结构体及ffplay框架分析_哔哩哔哩_bilibili
音视频开发第一个项目-FFmpeg播放器开发|FFmpeg播放器框架讲解，代码实现视频播放，如何同时解码多路视频，FFmpeg内存对齐花屏问题剖析_哔哩哔哩_bilibili
学习地址：【免费】
FFmpeg/WebRTC/RTMP/NDK/Android音视频流媒体高级开发-学习视频教程-腾讯课堂
需要更多ffmpeg/webrtc..音视频流媒体开发学习资料加群812855908领取
查找音视频数据流
if (!video_disable)
st_index[AVMEDIA_TYPE_VIDEO] =
av_find_best_stream(ic, AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
wanted_stream[AVMEDIA_TYPE_VIDEO], -1, NULL, 0);
av_find_best_stream函数主要就做了一件事：找符合条件的数据流。其简单实现可以参考ffmpeg-tutorial项目中tutorial01.c的代码：
// Find the first video stream
videoStream=-1;
for(i=0; i<pFormatCtx->nb_streams; i++)
if(pFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type==AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {undefined
videoStream=i;
break;
}
if(videoStream==-1)
return -1; // Didn't find a video stream
注：ffmpeg-tutorial项目是对Stephen Dranger写的7个ffmpeg tutorial做的一个update。
打开对应的数据流
if (st_index[AVMEDIA_TYPE_VIDEO] >= 0) {undefined
ret = stream_component_open(is, st_index[AVMEDIA_TYPE_VIDEO]);
}
通过最开始的主框架流程图，我们可以大概的看到stream_component_open函数中最主要的动作就是调用packet_queue_start和创建video_thread线程。当然在这之前还有一些处理，其中包括：
查找解码器
avctx = ic->streams[stream_index]->codec;
codec = avcodec_find_decoder(avctx->codec_id);
如果启动ffplay时通过vcodec参数指定了解码器名称，那么在通过codec_id查找到解码器后，再使用forced_codec_name查找解码
avcodec_find_decoder_by_name。但是注意，如果通过解码器名称查找后会覆盖之前通过codec_id查找到解码器，即如果在参数中指定了错误的解码器会导致无法正常播放的。
设置解码参数
opts = filter_codec_opts(codec_opts, avctx->codec_id, ic, ic->streams[stream_index], codec);
if (!av_dict_get(opts, "threads", NULL, 0))
av_dict_set(&opts, "threads", "auto", 0);
if (avctx->lowres)
av_dict_set(&opts, "lowres", av_asprintf("%d", avctx->lowres), AV_DICT_DONT_STRDUP_VAL);
if (avctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO || avctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO)
av_dict_set(&opts, "refcounted_frames", "1", 0);
打开解码器
if (avcodec_open2(avctx, codec, &opts) < 0)
return -1;
启动packet队列
packet_queue_start(&is->videoq);
启动packet队列时,会向队列中先放置一个flush_pkt,其中详细缘由后面再讲。
创建video_thread线程
is->video_stream = stream_index;
is->video_st = ic->streams[stream_index];
is->video_tid = SDL_CreateThread(video_thread, is);
is->queue_attachments_req = 1;
注：上述分析过程中没有考虑音频和字幕处理的部分，后续有机会再详解。
循环读取数据部分
该部分是一个for (;;)循环，循环中主要包括pause和resume操作处理、seek操作处理、packet队列写入失败处理、读数据结束处理、然后是读数据并写入到对应的音视频队列中。
for循环跳出条件
有两处是break处理的：
//代码段一
if (is->abort_request)
break; <-- Line 2814
//代码段二
ret = av_read_frame(ic, pkt);
if (ret < 0) {undefined
if (ic->pb && ic->pb->error)
break; <-- Line 2923
}
其中条件一是调用do_exit --> stream_close中将is->abort_request置为1的，代码中有多个地方是判断该条件进行exit处理的；条件二很清晰，就是当遇到读数据失败并且是IO错误时，会退出。
pause和resume操作处理
if (is->paused != is->last_paused) {undefined
is->last_paused = is->paused;
if (is->paused)
is->read_pause_return = av_read_pause(ic);
else
av_read_play(ic);
}
在ffplay中暂停和恢复的按键操作时p键(SDLK_p)和space键(SDLK_SPACE)，会调用toggle_pause--> stream_toggle_pause来修改is->paused标记变量，然后在read_thread线程中通过对is->paused标记变量的判断进行pause和resum(play)的处理。
seek操作处理
if (is->seek_req) {undefined
ret = avformat_seek_file(is->ic, -1, seek_min, seek_target, seek_max, is->seek_flags);
if (is->video_stream >= 0) {undefined
packet_queue_flush(&is->videoq);
packet_queue_put(&is->videoq, &flush_pkt);
}
is->seek_req = 0;
}
注：上述代码有所删减，只保留了和视频相关的部分
同上面pause和resume的处理，is->seek_req是在按键操作(SDLK_PAGEUP、SDLK_PAGEDOWN、SDLK_LEFT、SDLK_RIGHT、SDLK_UP和SDLK_DOWN)时，调用stream_seek函数来修改is->seek_req标记变量，然后在read_thread线程中根据is->seek_req标记变量来进行处理。
具体处理除了调用ffmpeg的avformat_seek_file接口外，还向packet队列中放置了一个flush_pkt，这个在video_thread中的处理中会解决seek操作的花屏效果。
packet队列写入失败处理
/* if the queue are full, no need to read more */
if (infinite_buffer<1 &&
(is->audioq.size + is->videoq.size + is->subtitleq.size > MAX_QUEUE_SIZE
|| ( (is->audioq .nb_packets > MIN_FRAMES || is->audio_stream < 0 || is->audioq.abort_request)
&& (is->videoq .nb_packets > MIN_FRAMES || is->video_stream < 0 || is->videoq.abort_request
|| (is->video_st->disposition & AV_DISPOSITION_ATTACHED_PIC))
&& (is->subtitleq.nb_packets > MIN_FRAMES || is->subtitle_stream < 0 || is->subtitleq.abort_request)))) {undefined
/* wait 10 ms */
SDL_LockMutex(wait_mutex);
SDL_CondWaitTimeout(is->continue_read_thread, wait_mutex, 10);
SDL_UnlockMutex(wait_mutex);
continue;
}
此处的各种判断条件不详细解释，重点是在播放器处理中，写数据失败时需要wait and continue的处理。
读数据结束处理
if (eof) {undefined
if (is->video_stream >= 0) {undefined
av_init_packet(pkt);
pkt->data = NULL;
pkt->size = 0;
pkt->stream_index = is->video_stream;
packet_queue_put(&is->videoq, pkt);
}
SDL_Delay(10);
if (is->audioq.size + is->videoq.size + is->subtitleq.size == 0) {undefined
if (loop != 1 && (!loop || --loop)) {undefined
stream_seek(is, start_time != AV_NOPTS_VALUE ? start_time : 0, 0, 0);
} else if (autoexit) {undefined
ret = AVERROR_EOF;
goto fail;
}
}
eof=0;
continue;
}
当遇到eof，即end of file时，做一下几个步骤：
注意，在读数据eof时，读数据部分还有些滞后，即if (is->audioq.size + is->videoq.size + is->subtitleq.size== 0)判断不一定为true，引起在判断前先delay了10ms(SDL_Delay(10);)；但是仍然不一定为true，因此需要continue。当然下一步av_read_frame失败也会返回AVERROR_EOF，eof会重新赋值为1。即，eof退出会wait到真正的播放完毕。
读数据并写入到对应的音视频队列
ret = av_read_frame(ic, pkt);
if (pkt->stream_index == is->video_stream && pkt_in_play_range
&& !(is->video_st->disposition & AV_DISPOSITION_ATTACHED_PIC)) {undefined
packet_queue_put(&is->videoq, pkt);
}
注：上述代码有所删减，只保留了和视频相关的部分
此处的处理实际上比较简单，就是av_read_frame和packet_queue_put，不详解。
反初始化部分
主要包括退出前的等待、关闭音视频流、关闭avformat、给主线程发送FF_QUIT_EVENT消息以及销毁SDL_mutex信号量。
退出前的等待
/* wait until the end */
while (!is->abort_request) {undefined
SDL_Delay(100);
}
因为之前for循环跳出条件中说明了只有两种情况下才会break出来，其一就是is->abort_request为true，其二直接就goto到fail了，因此两种情况下该while循环都不会判断为true，直接略过。具体代码原因不明。
关闭音视频流
if (is->video_stream >= 0)
stream_component_close(is, is->video_stream);
注：上述代码有所删减，只保留了和视频相关的部分
其中stream_component_close关闭视频流做了以下处理：
给主线程发送FF_QUIT_EVENT
if (ret != 0) {undefined
SDL_Event event;
event.type = FF_QUIT_EVENT;
event.user.data1 = is;
SDL_PushEvent(&event);
}
在主线程会接收到FF_QUIT_EVENT消息，从而会调用do_exit函数来做退出处理。
销毁SDL_mutex信号量
SDL_DestroyMutex(wait_mutex);
read_thread基本就分析到这里，下面描述以下video_thread。
video_thread线程
从主框架流程中可以看出，video_thread线程是在read_thread--> stream_component_open中创建的，负责从packet队列中读取packet并解码为picture，然后存储到picture队列中供主线程读取并刷新显示。
video_thread的创建是在read_thread --> stream_component_open函数中：
is->video_tid = SDL_CreateThread(video_thread, is);
read_thread线程同样分为三部分：
初始化部分
该线程的初始化就是创建了AVFrame和AVFilterGraph，其中AVFilterGraph还是和编译宏包含，如果没有打开CONFIG_AVFILTER可以直接省略。
is->video_tid = SDL_CreateThread(video_thread, is);
… …
AVFrame *frame = av_frame_alloc();
#if CONFIG_AVFILTER
AVFilterGraph *graph = avfilter_graph_alloc();
#endif
循环解码部分
主要包括pause和resume操作处理、读取packet处理、AVFILTER处理、然后是将picture写入视频队列中以及每次解码后的清理动作。
pause和resume操作处理
video_thread中的关于pause和resume的处理比较简单，就是如果是pause状态就delay(线程sleep)：
while (is->paused && !is->videoq.abort_request)
SDL_Delay(10);
读取packet处理
avcodec_get_frame_defaults(frame);
av_free_packet(&pkt);
ret = get_video_frame(is, frame, &pkt, &serial);
//关于frame的一些处理
av_frame_unref(frame);
从上述代码中可以看出，一个frame(和packet)的完整生命流程。
在ffmpeg-tutorial项目中tutorial01.c中的例子是使用avcodec_alloc_frame()来申请并设置default value的操作，但是在这里就分成了两步：av_frame_alloc()然后
avcodec_get_frame_defaults(frame)。
av_free_packet实际上清空上一次get_video_frame中获取的packet数据，函数本身是有异常处理的，所以连续调用两次av_free_packet是没有问题的。
get_video_frame函数中主要部分是packet_queue_get然后avcodec_decode_video2，即从packet队列中读取数据然后进行解码，具体内容有机会另开文章进行讲解。
AVFILTER处理
AVFILTER处理是一个比较模块化很高的处理部分，大致流程包括以下几步：
简单的理解就是：
将picture写入视频队列
如果需要avfilter处理，那么处理完后或者不需要avfilter处理，解码完成后的frame会调用queue_picture写入到picture队列中。具体细节不详解。
解码后的清理动作
使用完packet后，必须从frame中释放出来：av_frame_unref。如api说明：Unreference allthe buffers referenced by frame and reset the frame fields.
for循环跳出条件
有以下几种情况下会break出for循环：
即正常情况下，有两种退出模式：
反初始化部分
反初始化部分比较简单，就是先通知avcodec进行flush数据，然后依次释放AVFilterGraph、AVPacket和AVFrame。
video_thread讲解的比较粗糙，主要原因还是由于个人了解的知识有所欠缺，后续有机会会补上。
主线程
主流程用于视频图像显示和刷新，实际上还主线程是一个事件驱动的，就是一个wait_event然后switch处理，然后继续for循环。
refresh_loop_wait_event处理
该函数会从event队列中读取出event，SDL_PumpEvents、SDL_PeepEvents。同时会调用video_refresh来进行视频刷新和显示。此处会有大量和SDL API相关的操作，由于个人能力有限暂不分析。
event的switch处理
该event的处理分为以下几类：
由于时间有限，文章有些虎头蛇尾，还请各位谅解。
京公网安备 11010802035086号