1. 從基礎(chǔ)談起

先給出幾個(gè)概念拿霉，以在后面的分析中方便理解
Container: 在音視頻中的容器曹体，一般指的是一種特定的文件格式扳缕，里面指明了所包含的音視頻，字幕等相關(guān)信息
Stream: 這個(gè)詞有些微妙举畸，很多地方都用到查排，比如TCP，SVR4系統(tǒng)等抄沮，其實(shí)在音視頻跋核，你 可以理解為單純的音頻數(shù)據(jù)或者視頻數(shù)據(jù)等
Frame: 這個(gè)概念不是很好明確的表示，指的是Stream中的一個(gè)數(shù)據(jù)單元叛买，要真正對(duì)這個(gè)概念有所理解砂代，可能需要看一些音視頻編碼解碼的理論知識(shí)
Packet: 是Stream的raw數(shù)據(jù)
Codec: encoder + decoder
其實(shí)這些概念在在FFmpeg中都有很好的體現(xiàn)，我們?cè)诤罄m(xù)分析中會(huì)慢慢看到

2.解碼的基本流程

我很懶率挣，于是還是選擇了從<An ffmpeg and SDL Tutorial>中的流程概述:

10 OPEN video_stream FROM video.avi
20 READ packet FROM video_stream INTO frame
30 IF frame NOT COMPLETE GOTO 20
40 DO SOMETHING WITH frame
50 GOTO 20

這就是解碼的全過(guò)程刻伊，一眼看去，是不是感覺(jué)不過(guò)如此:),不過(guò)椒功，事情有深有淺捶箱，從淺到深，然后從深回到淺可能才是一個(gè)有意思的過(guò)程蛾茉，我們的故事，就從這里開(kāi)始撩鹿，展開(kāi)來(lái)講谦炬。

3.例子代碼

在<An ffmpeg and SDL Tutorial 1>中，給出了一個(gè)陽(yáng)春版的解碼器，我們來(lái)仔細(xì)看看陽(yáng)春后面的故事键思，為了方便講述础爬，我先貼出代碼：

#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libswscale/swscale.h>

#include <stdio.h>

// compatibility with newer API
#if LIBAVCODEC_VERSION_INT < AV_VERSION_INT(55,28,1)
#define av_frame_alloc avcodec_alloc_frame
#define av_frame_free avcodec_free_frame
#endif

void SaveFrame(AVFrame *pFrame, int width, int height, int iFrame) {
  FILE *pFile;
  char szFilename[32];
  int  y;
  
  // Open file
  sprintf(szFilename, "frame%d.ppm", iFrame);
  pFile=fopen(szFilename, "wb");
  if(pFile==NULL)
    return;
  
  // Write header
  fprintf(pFile, "P6\n%d %d\n255\n", width, height);
  
  // Write pixel data
  for(y=0; y<height; y++)
    fwrite(pFrame->data[0]+y*pFrame->linesize[0], 1, width*3, pFile);
  
  // Close file
  fclose(pFile);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
  // Initalizing these to NULL prevents segfaults!
  AVFormatContext   *pFormatCtx = NULL;
  int               i, videoStream;
  AVCodecContext    *pCodecCtxOrig = NULL;
  AVCodecContext    *pCodecCtx = NULL;
  AVCodec           *pCodec = NULL;
  AVFrame           *pFrame = NULL;
  AVFrame           *pFrameRGB = NULL;
  AVPacket          packet;
  int               frameFinished;
  int               numBytes;
  uint8_t           *buffer = NULL;
  struct SwsContext *sws_ctx = NULL;

  if(argc < 2) {
    printf("Please provide a movie file\n");
    return -1;
  }
  // [1] Register all formats and codecs
  av_register_all();
  
  // [2] Open video file
  if(avformat_open_input(&pFormatCtx, argv[1], NULL, NULL)!=0)
    return -1; // Couldn't open file
  
  // [3] Retrieve stream information
  if(avformat_find_stream_info(pFormatCtx, NULL)<0)
    return -1; // Couldn't find stream information
  
  // Dump information about file onto standard error
  av_dump_format(pFormatCtx, 0, argv[1], 0);
  
  // 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) {
      videoStream=i;
      break;
    }
  if(videoStream==-1)
    return -1; // Didn't find a video stream
  
  // Get a pointer to the codec context for the video stream
  pCodecCtxOrig=pFormatCtx->streams[videoStream]->codec;
  // Find the decoder for the video stream
  pCodec=avcodec_find_decoder(pCodecCtxOrig->codec_id);
  if(pCodec==NULL) {
    fprintf(stderr, "Unsupported codec!\n");
    return -1; // Codec not found
  }
  // Copy context
  pCodecCtx = avcodec_alloc_context3(pCodec);
  if(avcodec_copy_context(pCodecCtx, pCodecCtxOrig) != 0) {
    fprintf(stderr, "Couldn't copy codec context");
    return -1; // Error copying codec context
  }

  // Open codec
  if(avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec, NULL)<0)
    return -1; // Could not open codec
  
  // Allocate video frame
  pFrame=av_frame_alloc();
  
  // Allocate an AVFrame structure
  pFrameRGB=av_frame_alloc();
  if(pFrameRGB==NULL)
    return -1;

  // Determine required buffer size and allocate buffer
  numBytes=avpicture_get_size(PIX_FMT_RGB24, pCodecCtx->width,
                  pCodecCtx->height);
  buffer=(uint8_t *)av_malloc(numBytes*sizeof(uint8_t));
  
  // Assign appropriate parts of buffer to image planes in pFrameRGB
  // Note that pFrameRGB is an AVFrame, but AVFrame is a superset
  // of AVPicture
  avpicture_fill((AVPicture *)pFrameRGB, buffer, PIX_FMT_RGB24,
         pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);
  
  // initialize SWS context for software scaling
  sws_ctx = sws_getContext(pCodecCtx->width,
               pCodecCtx->height,
               pCodecCtx->pix_fmt,
               pCodecCtx->width,
               pCodecCtx->height,
               PIX_FMT_RGB24,
               SWS_BILINEAR,
               NULL,
               NULL,
               NULL
               );

  // [4] Read frames and save first five frames to disk
  i=0;
  while(av_read_frame(pFormatCtx, &packet)>=0) {
    // Is this a packet from the video stream?
    if(packet.stream_index==videoStream) {
      // Decode video frame
      avcodec_decode_video2(pCodecCtx, pFrame, &frameFinished, &packet);
      
      // Did we get a video frame?
      if(frameFinished) {
    // Convert the image from its native format to RGB
    sws_scale(sws_ctx, (uint8_t const * const *)pFrame->data,
          pFrame->linesize, 0, pCodecCtx->height,
          pFrameRGB->data, pFrameRGB->linesize);
    
    // Save the frame to disk
    if(++i<=5)
      SaveFrame(pFrameRGB, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height, 
            i);
      }
    }
    
    // Free the packet that was allocated by av_read_frame
    av_free_packet(&packet);
  }
  
  // Free the RGB image
  av_free(buffer);
  av_frame_free(&pFrameRGB);
  
  // Free the YUV frame
  av_frame_free(&pFrame);
  
  // Close the codecs
  avcodec_close(pCodecCtx);
  avcodec_close(pCodecCtxOrig);

  // Close the video file
  avformat_close_input(&pFormatCtx);
  
  return 0;
}

代碼注釋得很清楚，沒(méi)什么過(guò)多需要講解的吼鳞，關(guān)于其中的什么YUV420看蚜，RGB，PPM等格式赔桌，如果不理解供炎，麻煩還是google一下，也可以參考:http://barrypopy.cublog.cn/里面的相關(guān)文章其實(shí)這部分代碼疾党，很好了Demo了怎么樣去抓屏功能的實(shí)現(xiàn)音诫，但我們得去看看魔術(shù)師在后臺(tái)的一些手法，而不只是簡(jiǎn)單的享受其表演雪位。

4.背后的故事

真正的難度竭钝，其實(shí)就是上面的[1],[2],[3],[4],其他部分，都是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換雹洗，如果你認(rèn)真看代碼的話香罐，不難理解其他部分。

[1]：av_register_all

注冊(cè)所有容器與codec

[2]：avformat_open_input

先說(shuō)說(shuō)里面的AVFormatContext *pFormatCtx結(jié)構(gòu)时肿，字面意思理解AVFormatContext就是關(guān)于AVFormat(其實(shí)就是我們上面說(shuō)的Container格式)的所處的Context(場(chǎng)景)庇茫，自然是保存Container信息的總控結(jié)構(gòu)了，后面你也可以看到嗜侮，基本上所有的信息港令，都可以從它出發(fā)而獲取到
我們來(lái)看看avformat_open_input()都做了些什么：

Paste_Image.png

這樣看來(lái)，只是做了兩件事情：

1). 偵測(cè)容器文件格式

實(shí)際上就是探測(cè)確定demuxer
av_probe_input_format3從first_iformat開(kāi)始遍歷注冊(cè)的所有demuxer锈颗，以mkv為例：

AVInputFormat ff_matroska_demuxer = { 
  .name = "matroska,webm", 
  .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Matroska / WebM"), 
  .extensions = "mkv,mk3d,mka,mks", 
  .priv_data_size = sizeof(MatroskaDemuxContext), 
  .read_probe = matroska_probe, 
  .read_header = matroska_read_header, 
  .read_packet = matroska_read_packet, 
  .read_close = matroska_read_close, 
  .read_seek = matroska_read_seek, 
  .mime_type = "audio/webm,audio/x-matroska,video/webm,video/x-matroska"
};

遍歷調(diào)用相應(yīng)的read_probe函數(shù)顷霹，最終確定容器格式( AVFormatContext的iformat )：

typedef struct AVFormatContext { 
......
/** 
* The input container format. 
* 
* Demuxing only, set by avformat_open_input(). 
*/ 
struct AVInputFormat *iformat;
......
}

2). 從容器文件獲取Stream的信息

其實(shí)就是使用確定了的demuxer的方法分離出所有Stream的過(guò)程:
av_open_input_stream調(diào)用已確定demuxer的read_header函數(shù)以獲取所有stream信息（AVFormatContext的streams）：

/** 
* Number of elements in AVFormatContext.streams. 
* 
* Set by avformat_new_stream(), must not be modified by any other code. 
*/
unsigned int nb_streams;
/** 
* A list of all streams in the file. New streams are created with 
* avformat_new_stream(). 
* 
* - demuxing: streams are created by libavformat in avformat_open_input(). 
*             If AVFMTCTX_NOHEADER is set in ctx_flags, then new streams may also 
*             appear in av_read_frame(). 
* - muxing: streams are created by the user before avformat_write_header(). 
* 
* Freed by libavformat in avformat_free_context(). 
*/
AVStream **streams;

[3]: avformat_find_stream_info

進(jìn)一步解析Stream的信息，比如根據(jù)上一步確定的enum AVCodecID codec_id击吱，確定對(duì)應(yīng)的const struct AVCodec *codec

[4]: av_read_frame, avcodec_decode_video2

先簡(jiǎn)單說(shuō)一些ffmpeg方面的東西淋淀，從理論角度說(shuō)過(guò)來(lái)，Packet可以包含frame的部分?jǐn)?shù)據(jù)覆醇，但ffmpeg為了實(shí)現(xiàn)上的方便朵纷，使得對(duì)于視頻來(lái)說(shuō)，每個(gè)Packet至少包含一frame,對(duì)于音頻也是相應(yīng)處理永脓，這是實(shí)現(xiàn)方面的考慮袍辞，而非協(xié)議要求.因此，在上面的代碼實(shí)際上是這樣的： 從文件中讀取packet常摧，從Packet中解碼相應(yīng)的frame; 從幀中解碼; if(解碼幀完成) do something();
我們來(lái)看看如何獲取Packet,又如何從Packet中解碼frame的搅吁。

av_read_frame 
---> av_read_frame_internal  
---> ff_read_packet  
---> (AVInputFormat *) iformat->read_packet

  avcodec_decode_video2 
---> avctx->codec->decode  (調(diào)用指定Codec的解碼函數(shù))

因此威创，從上面的過(guò)程可以看到，實(shí)際上分為了兩部分：
一部分是解復(fù)用(demuxer):av_read_frame();
然后是解碼(decode): avcodec_decode_video2()

5.后面該做些什么

結(jié)合這部分和轉(zhuǎn)貼的ffmepg框架的文章谎懦，應(yīng)該可以基本打通解碼的流程了肚豺，后面的問(wèn)題則是針對(duì)具體容器格式和具體編碼解碼器的分析，后面我們繼續(xù)參考：
[1]. <An ffmpeg and SDL Tutorial>
http://dranger.com/ffmpeg/tutorial01.html
[2]. <FFMpeg框架代碼閱讀>
http://blog.csdn.net/wstarx/archive/2007/04/20/1572393.aspx