FFMPEG視音頻編解碼學(xué)習(xí)筆記

開(kāi)篇

一直對(duì)音視頻這塊比較感興趣踩衩,但是一直不知道從何下手昔瞧,終于找到了比較好的資料决帖,希望通過(guò)接下來(lái)的時(shí)間好好研究一下FFMPEG相關(guān)的知識(shí)蚓胸,這里感謝一下雷霄驊大神挣饥,大神雖去但是留下來(lái)多少經(jīng)典的文章,雖然都是通信出身沛膳,相比之下太多慚愧扔枫,唯有努力學(xué)習(xí)了。希望通過(guò)簡(jiǎn)書(shū)能夠記錄學(xué)習(xí)過(guò)程中的心得體會(huì)锹安,以及覺(jué)得重要的知識(shí)點(diǎn)短荐,以作備忘。

音視頻編碼技術(shù)基礎(chǔ)

我們常見(jiàn)的avi叹哭,rmvb忍宋,mp4,flv话速,mkv等格式的視頻讶踪,他們的后綴代表的是他們的封裝格式的不同,就是把視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)按照既定的規(guī)范進(jìn)行打包個(gè)和規(guī)范泊交。但是這個(gè)后綴只是一種簡(jiǎn)單的方式我們并不能發(fā)現(xiàn)他其中的編碼標(biāo)準(zhǔn)乳讥,通過(guò)mac的顯示文件簡(jiǎn)介我們可以看到,他采用了AAC的音頻編碼和H.264的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)廓俭。


“l(fā)oginmovie_mp4”簡(jiǎn)介.png
  • 視頻播放器原理
視頻播放的步驟

如上圖所示云石,視頻播放主要主要幾個(gè)步驟主要為:解協(xié)議(網(wǎng)絡(luò)視頻) - >解封裝->視頻解碼 ->視音頻同步
個(gè)人理解可以簡(jiǎn)單的概括為一下內(nèi)容:協(xié)議有RTMP,HTTP等研乒,解析儀后得到FLV(RTMP協(xié)議解析的)等形式的數(shù)據(jù)汹忠。之后我們?cè)賹?duì)FLV等格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行解封裝框往,得到的是H.264編碼的視頻碼流和AAC編碼的音頻碼流竟块。通過(guò)解碼,壓縮編碼的視頻數(shù)據(jù)輸出成為非壓縮的顏色數(shù)據(jù),例如YUV420P并蝗,RGB等等句携;壓縮編碼的音頻數(shù)據(jù)輸出成為非壓縮的音頻抽樣數(shù)據(jù)宏怔,例如PCM數(shù)據(jù)鹃唯。

  • H.264和AAC
    H.264將視頻像素?cái)?shù)據(jù)(RGB,YUV等)壓縮成為視頻碼流阵幸,從而降低視頻的數(shù)據(jù)量花履,目前H.264是主流的編碼標(biāo)準(zhǔn),目前主流的直播軟件大部分使用的都是這種編碼方式挚赊。
    AAC音頻編碼的主要作用是將音頻采樣數(shù)據(jù)(PCM等)壓縮成為音頻碼流诡壁,從而降低音頻的數(shù)據(jù)量。
  • 直播和點(diǎn)播的對(duì)比
    目前主流的直播軟件采用的技術(shù)一般都是荠割,RTMP協(xié)議+FLV格式+H.264視頻編碼格式+AAC音頻編碼格式
    點(diǎn)播平臺(tái)采用的技術(shù):HTTP協(xié)議+FLV格式或MP4格式+H.264視頻編碼格式+AAC音頻編碼格式

RGB妹卿、YUV像素?cái)?shù)據(jù)處理

YUV主要用于優(yōu)化彩色視頻信號(hào)的傳輸,使其向后相容老式黑白電視蔑鹦。與RGB視頻信號(hào)傳輸相比纽帖,它最大的優(yōu)點(diǎn)在于只需占用極少的頻寬(RGB要求三個(gè)獨(dú)立的視頻信號(hào)同時(shí)傳輸)。其中“Y”表示明亮度(Luminance或Luma)举反,也就是灰階值;而“U”和“V” 表示的則是色度(Chrominance或Chroma)扒吁,作用是描述影像色彩及飽和度火鼻,用于指定像素的顏色,YUV百度百科介紹

H.264視頻碼流解析

視頻.png

原文:視音頻數(shù)據(jù)處理入門(mén):H.264視頻碼流解析雕崩,包含代碼魁索。
H.264原始碼流(又稱(chēng)為“裸流”)是由一個(gè)一個(gè)的NALU組成的。1個(gè)NALU存儲(chǔ)1幀畫(huà)面的壓縮編碼后的數(shù)據(jù)盼铁。壓縮方法能夠?qū)D像數(shù)據(jù)壓縮100倍以上粗蔚。
他們的結(jié)構(gòu)如下圖所示。

結(jié)構(gòu)圖

其中每個(gè)NALU之間通過(guò)startcode(起始碼)進(jìn)行分隔饶火,起始碼分成兩種:0x000001(3Byte)或者0x00000001(4Byte)鹏控。如果NALU對(duì)應(yīng)的Slice為一幀的開(kāi)始就用0x00000001,否則就用0x000001肤寝。
H.264碼流解析的步驟就是首先從碼流中搜索0x000001和0x00000001当辐,分離出NALU;然后再分析NALU的各個(gè)字段鲤看。
那么NALU指的是什么呢缘揪?由文中的代碼可以看到NALU分為多個(gè)類(lèi)型。H264在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)氖荖ALU,NALU的結(jié)構(gòu)是:NAL頭+RBSP找筝,實(shí)際傳輸中的數(shù)據(jù)流如圖所示:

NALU的結(jié)構(gòu)圖

H264--2--語(yǔ)法及結(jié)構(gòu)對(duì)NAL頭和RBSP講解還是比較多的蹈垢,推薦。
源碼中我們提供H.264源碼的文件袖裕,通過(guò)C語(yǔ)言代碼的程序能夠打印出視頻碼流解析的數(shù)據(jù)曹抬。如果我們使用ESEyE工具,顯示H.264的源數(shù)據(jù)文件陆赋,顯示的內(nèi)容如下:

ESEyE工具顯示的效果圖

上圖中縱坐標(biāo)代表數(shù)據(jù)量的大小
I幀 當(dāng)做一張圖片直接壓縮 不依賴(lài)于其他的幀
P幀 會(huì)依賴(lài)前面的幀 不在存儲(chǔ) I幀 已經(jīng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)
B幀 依賴(lài)于前面的幀和后面的幀 雙向參考 達(dá)到更大的壓縮率

AAC音頻碼流解析

原理:AAC原始碼流(又稱(chēng)為“裸流”)是由一個(gè)一個(gè)的ADTS frame組成的沐祷。他們的結(jié)構(gòu)如下圖所示。

AAC碼流結(jié)構(gòu)圖.jpg

其中每個(gè)ADTS frame之間通過(guò)syncword(同步字)進(jìn)行分隔攒岛。同步字為0xFFF(二進(jìn)制“111111111111”)赖临。AAC碼流解析的步驟就是首先從碼流中搜索0x0FFF,分離出ADTS frame灾锯;然后再分析ADTS frame的首部各個(gè)字段兢榨。
原文包含AAC音頻碼流解析代碼

FLV封裝格式解析

FLV封裝格式是由一個(gè)FLV Header文件頭和一個(gè)一個(gè)的Tag組成的顺饮。Tag中包含了音頻數(shù)據(jù)以及視頻數(shù)據(jù)吵聪。FLV的結(jié)構(gòu)如下圖所示。

FLV結(jié)構(gòu)圖

原文包含FLV封裝格式解析代碼.

后記

看完這幾篇博客研究了下C的代碼兼雄,覺(jué)得懵懵懂懂吟逝,堅(jiān)持下去吧,接著學(xué)習(xí)去吧赦肋。

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