Decoder 解码器
Decoder 解码器：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>#include <libavformat/avformat.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libswscale/swscale.h>#define WORD uint16_t
#define DWORD uint32_t
#define LONG int32_t#pragma pack(2)
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER {WORD bfType;DWORD bfSize;WORD bfReserved1;WORD bfReserved2;DWORD bfOffBits;
} BITMAPFILEHEADER, *PBITMAPFILEHEADER;typedef struct tagBITMAPINFOHEADER {DWORD biSize;LONG biWidth;LONG biHeight;WORD biPlanes;WORD biBitCount;DWORD biCompression;DWORD biSizeImage;LONG biXPelsPerMeter;LONG biYPelsPerMeter;DWORD biClrUsed;DWORD biClrImportant;
} BITMAPINFOHEADER, *PBITMAPINFOHEADER;void saveBMP(struct SwsContext *img_convert_ctx, AVFrame *frame, int w, int h, char *filename)
{//1 先进行转换, YUV420=>RGB24:// int w = img_convert_ctx->frame_dst->width;// int h = img_convert_ctx->frame_dst->height;int data_size = w * h * 3;AVFrame *pFrameRGB = av_frame_alloc();//avpicture_fill((AVPicture *)pFrameRGB, buffer, AV_PIX_FMT_BGR24, w, h);pFrameRGB->width = w;pFrameRGB->height = h;pFrameRGB->format = AV_PIX_FMT_BGR24;av_frame_get_buffer(pFrameRGB, 0);sws_scale(img_convert_ctx, (const uint8_t* const *)frame->data, frame->linesize,0, frame->height, pFrameRGB->data, pFrameRGB->linesize);//2 构造 BITMAPINFOHEADERBITMAPINFOHEADER header;header.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);header.biWidth = w;header.biHeight = h*(-1);header.biBitCount = 24;header.biCompression = 0;header.biSizeImage = 0;header.biClrImportant = 0;header.biClrUsed = 0;header.biXPelsPerMeter = 0;header.biYPelsPerMeter = 0;header.biPlanes = 1;//3 构造文件头BITMAPFILEHEADER bmpFileHeader = {0,};//HANDLE hFile = NULL;DWORD dwTotalWriten = 0;DWORD dwWriten;bmpFileHeader.bfType = 0x4d42; //'BM';bmpFileHeader.bfSize = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER)+ data_size;bmpFileHeader.bfOffBits=sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER);FILE* pf = fopen(filename, "wb");fwrite(&bmpFileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, pf);fwrite(&header, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, pf);fwrite(pFrameRGB->data[0], 1, data_size, pf);fclose(pf);//释放资源//av_free(buffer);av_freep(&pFrameRGB[0]);av_free(pFrameRGB);
}static void pgm_save(unsigned char *buf, int wrap, int xsize, int ysize,char *filename)
{FILE *f;int i;f = fopen(filename,"w");fprintf(f, "P5\n%d %d\n%d\n", xsize, ysize, 255);for (i = 0; i < ysize; i++)fwrite(buf + i * wrap, 1, xsize, f);fclose(f);
}static int decode_write_frame(const char *outfilename, AVCodecContext *avctx,struct SwsContext *img_convert_ctx, AVFrame *frame, AVPacket *pkt)
{int ret = -1;char buf[1024];ret = avcodec_send_packet(avctx, pkt);if (ret < 0) {fprintf(stderr, "Error while decoding frame, %s(%d)\n", av_err2str(ret), ret);return ret;}while (ret >= 0) {fflush(stdout);ret = avcodec_receive_frame(avctx, frame);if(ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF){return 0;}else if( ret < 0){return -1;}/* the picture is allocated by the decoder, no need to free it */snprintf(buf, sizeof(buf), "%s-%d.bmp", outfilename, avctx->frame_number);/*pgm_save(frame->data[0], frame->linesize[0],frame->width, frame->height, buf);*/saveBMP(img_convert_ctx, frame, 160, 120, buf);}return 0;
}int main(int argc, char **argv)
{int ret;int idx;const char *filename, *outfilename;AVFormatContext *fmt_ctx = NULL;const AVCodec *codec = NULL;AVCodecContext *ctx = NULL;AVStream *inStream = NULL;AVFrame *frame = NULL; AVPacket avpkt;struct SwsContext *img_convert_ctx;if (argc <= 2) {fprintf(stderr, "Usage: %s <input file> <output file>\n", argv[0]);exit(0);}filename = argv[1];outfilename = argv[2];/* open input file, and allocate format context */if (avformat_open_input(&fmt_ctx, filename, NULL, NULL) < 0) {fprintf(stderr, "Could not open source file %s\n", filename);exit(1);}/* retrieve stream information */if (avformat_find_stream_info(fmt_ctx, NULL) < 0) {fprintf(stderr, "Could not find stream information\n");exit(1);}/* dump input information to stderr *///av_dump_format(fmt_ctx, 0, filename, 0);//av_init_packet(&avpkt);/* set end of buffer to 0 (this ensures that no overreading happens for damaged MPEG streams) *///memset(inbuf + INBUF_SIZE, 0, AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);//idx = av_find_best_stream(fmt_ctx, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, NULL, 0);if (idx < 0) {fprintf(stderr, "Could not find %s stream in input file '%s'\n",av_get_media_type_string(AVMEDIA_TYPE_VIDEO), filename);return idx;}inStream = fmt_ctx->streams[idx];/* find decoder for the stream */codec = avcodec_find_decoder(inStream->codecpar->codec_id);if (!codec) {fprintf(stderr, "Failed to find %s codec\n",av_get_media_type_string(AVMEDIA_TYPE_VIDEO));return AVERROR(EINVAL);}ctx = avcodec_alloc_context3(NULL);if (!ctx) {fprintf(stderr, "Could not allocate video codec context\n");exit(1);}/* Copy codec parameters from input stream to output codec context */if ((ret = avcodec_parameters_to_context(ctx, inStream->codecpar)) < 0) {fprintf(stderr, "Failed to copy %s codec parameters to decoder context\n",av_get_media_type_string(AVMEDIA_TYPE_VIDEO));return ret;}/* open it */if (avcodec_open2(ctx, codec, NULL) < 0) {fprintf(stderr, "Could not open codec\n");exit(1);}img_convert_ctx = sws_getContext(ctx->width, ctx->height,ctx->pix_fmt,160, 120,AV_PIX_FMT_BGR24,SWS_BICUBIC, NULL, NULL, NULL);if (img_convert_ctx == NULL){fprintf(stderr, "Cannot initialize the conversion context\n");exit(1);}frame = av_frame_alloc();if (!frame) {fprintf(stderr, "Could not allocate video frame\n");exit(1);}while (av_read_frame(fmt_ctx, &avpkt) >= 0) {if(avpkt.stream_index == idx){if (decode_write_frame(outfilename, ctx, img_convert_ctx, frame, &avpkt) < 0)exit(1);}av_packet_unref(&avpkt);}decode_write_frame(outfilename, ctx, img_convert_ctx, frame, NULL);avformat_close_input(&fmt_ctx);sws_freeContext(img_convert_ctx);avcodec_free_context(&ctx);av_frame_free(&frame);return 0;
}
saveBMP 函数分析
这个函数负责将一帧 AVFrame (假设是 YUV 格式) 转换为 BGR24 格式，并将其保存为 BMP 文件。
void saveBMP(struct SwsContext *img_convert_ctx, AVFrame *frame, int w, int h, char *filename)
{// 定义 saveBMP 函数。// - SwsContext *img_convert_ctx: FFmpeg 的图像转换上下文。// - AVFrame *frame: 输入的原始视频帧 (YUV)。// - int w, int h: 目标 BMP 图像的宽度和高度。// - char *filename: 要保存的 BMP 文件名。// 1 先进行转换, YUV420=>RGB24: (中文注释)int data_size = w * h * 3; // 计算 BGR24 图像数据的大小 (宽 * 高 * 3 字节/像素)。AVFrame *pFrameRGB = av_frame_alloc(); // 分配一个新的 AVFrame 用于存储转换后的 BGR 数据。pFrameRGB->width = w; // 设置 BGR 帧的宽度。pFrameRGB->height = h; // 设置 BGR 帧的高度。pFrameRGB->format = AV_PIX_FMT_BGR24;// 设置 BGR 帧的像素格式为 BGR24 (BMP 通常使用 BGR)。av_frame_get_buffer(pFrameRGB, 0); // 为 BGR 帧分配数据缓冲区。sws_scale(img_convert_ctx, // 调用 sws_scale 执行转换和缩放。(const uint8_t* const *)frame->data, // 输入帧的数据指针。frame->linesize, // 输入帧的行大小数组。0, frame->height, // 输入帧的起始行和高度 (0 表示从头开始，处理整个高度)。pFrameRGB->data, // 输出帧的数据指针。pFrameRGB->linesize); // 输出帧的行大小数组。// 2 构造 BITMAPINFOHEADER (中文注释)BITMAPINFOHEADER header; // 声明 BMP 信息头。header.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER); // 设置结构体大小。header.biWidth = w; // 设置宽度。header.biHeight = h*(-1); // 设置高度为负数，表示图像是 *自顶向下* 存储的，这是 BMP 的常见做法。header.biBitCount = 24; // 设置位深为 24。header.biCompression = 0; // 设置不压缩。header.biSizeImage = 0; // 设置图像大小为 0。header.biClrImportant = 0; // 设置重要颜色数为 0。header.biClrUsed = 0; // 设置使用颜色数为 0。header.biXPelsPerMeter = 0; // 设置水平分辨率为 0。header.biYPelsPerMeter = 0; // 设置垂直分辨率为 0。header.biPlanes = 1; // 设置平面数为 1。// 3 构造文件头 (中文注释)BITMAPFILEHEADER bmpFileHeader = {0,}; // 声明并清零 BMP 文件头。DWORD dwTotalWriten = 0; // (未使用)DWORD dwWriten; // (未使用)bmpFileHeader.bfType = 0x4d42; // 设置文件类型为 'BM'。bmpFileHeader.bfSize = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER)+ data_size; // 计算总文件大小。bmpFileHeader.bfOffBits = sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER); // 计算数据偏移量。FILE* pf = fopen(filename, "wb"); // 以二进制写入模式打开输出文件。fwrite(&bmpFileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, pf); // 写入文件头。fwrite(&header, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, pf); // 写入信息头。fwrite(pFrameRGB->data[0], 1, data_size, pf); // 写入 BGR 像素数据。fclose(pf); // 关闭文件。// 释放资源 (中文注释)av_freep(&pFrameRGB->data[0]); // 释放 BGR 帧的数据缓冲区 (注意：av_frame_get_buffer 分配的内存通常由 av_frame_free 统一管理，直接释放 data[0] 可能不安全，更好的做法是只调用 av_frame_free)。av_frame_free(&pFrameRGB); // 释放 BGR 帧结构体。
}
pgm_save 函数分析
这个函数用于将 YUV 帧的 Y 分量 (灰度图) 保存为 PGM 格式的文件。虽然在 main 函数中被注释掉了，但它是一个有用的调试工具。
static void pgm_save(unsigned char *buf, int wrap, int xsize, int ysize,char *filename)
{// 定义 pgm_save 函数。// - buf: Y 分量数据指针。// - wrap: Y 分量的行大小 (linesize)。// - xsize, ysize: 图像的宽和高。// - filename: 输出文件名。FILE *f; // 文件指针。int i; // 循环变量。f = fopen(filename,"w"); // 打开文件 (文本模式，但 PGM P5 是二进制)。fprintf(f, "P5\n%d %d\n%d\n", xsize, ysize, 255); // 写入 PGM P5 格式的头 (P5 表示二进制灰度图，255 表示最大灰度值)。for (i = 0; i < ysize; i++) // 循环每一行。fwrite(buf + i * wrap, 1, xsize, f); // 写入该行的像素数据。注意：这里没有处理行大小 (wrap) 可能大于宽度 (xsize) 的情况，但 fwrite 会正确写入 xsize 字节。fclose(f); // 关闭文件。
}
main 函数分析
int main(int argc, char **argv)
{int ret; // 返回值。int idx; // 视频流索引。const char *filename, *outfilename; // 输入文件名和输出 *基础* 文件名。AVFormatContext *fmt_ctx = NULL; // 格式上下文。const AVCodec *codec = NULL; // 解码器。AVCodecContext *ctx = NULL; // 解码器上下文。AVStream *inStream = NULL; // 输入视频流。AVFrame *frame = NULL; // 用于接收解码帧。AVPacket avpkt; // 用于读取包。struct SwsContext *img_convert_ctx; // 图像转换上下文。if (argc <= 2) { // 检查参数。fprintf(stderr, "Usage: %s <input file> <output file>\n", argv[0]);exit(0);}filename = argv[1]; // 获取输入文件名。outfilename = argv[2]; // 获取输出基础文件名。/* open input file, and allocate format context */if (avformat_open_input(&fmt_ctx, filename, NULL, NULL) < 0) { // 打开文件。fprintf(stderr, "Could not open source file %s\n", filename);exit(1);}/* retrieve stream information */if (avformat_find_stream_info(fmt_ctx, NULL) < 0) { // 获取流信息。fprintf(stderr, "Could not find stream information\n");exit(1);}/* dump input information to stderr *///av_dump_format(fmt_ctx, 0, filename, 0); // (注释掉了) 打印文件信息。idx = av_find_best_stream(fmt_ctx, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, NULL, 0); // 查找最佳视频流。if (idx < 0) { // 检查是否找到。fprintf(stderr, "Could not find %s stream in input file '%s'\n",av_get_media_type_string(AVMEDIA_TYPE_VIDEO), filename);return idx;}inStream = fmt_ctx->streams[idx]; // 获取视频流指针。/* find decoder for the stream */codec = avcodec_find_decoder(inStream->codecpar->codec_id); // 查找解码器。if (!codec) { // 检查是否找到。fprintf(stderr, "Failed to find %s codec\n",av_get_media_type_string(AVMEDIA_TYPE_VIDEO));return AVERROR(EINVAL);}ctx = avcodec_alloc_context3(NULL); // 分配解码器上下文。if (!ctx) { // 检查分配。fprintf(stderr, "Could not allocate video codec context\n");exit(1);}/* Copy codec parameters from input stream to output codec context */if ((ret = avcodec_parameters_to_context(ctx, inStream->codecpar)) < 0) { // 复制参数。fprintf(stderr, "Failed to copy %s codec parameters to decoder context\n",av_get_media_type_string(AVMEDIA_TYPE_VIDEO));return ret;}/* open it */if (avcodec_open2(ctx, codec, NULL) < 0) { // 打开解码器。fprintf(stderr, "Could not open codec\n");exit(1);}img_convert_ctx = sws_getContext(ctx->width, ctx->height, // 获取图像转换上下文。ctx->pix_fmt, // 输入宽度、高度、格式。160, 120, // 输出宽度、高度 (硬编码)。AV_PIX_FMT_BGR24, // 输出格式 (BGR24)。SWS_BICUBIC, NULL, NULL, NULL); // 缩放算法 (双三次插值)。if (img_convert_ctx == NULL) // 检查转换上下文是否创建成功。{fprintf(stderr, "Cannot initialize the conversion context\n");exit(1);}frame = av_frame_alloc(); // 分配 AVFrame 用于解码。if (!frame) { // 检查分配。fprintf(stderr, "Could not allocate video frame\n");exit(1);}while (av_read_frame(fmt_ctx, &avpkt) >= 0) { // 循环读取数据包。if(avpkt.stream_index == idx){ // 如果包属于视频流。if (decode_write_frame(outfilename, ctx, img_convert_ctx, frame, &avpkt) < 0) // 调用解码和保存函数。exit(1); // 如果失败则退出。}av_packet_unref(&avpkt); // 释放包引用。}decode_write_frame(outfilename, ctx, img_convert_ctx, frame, NULL); // 发送 NULL 包以刷新解码器。avformat_close_input(&fmt_ctx); // 关闭输入文件。sws_freeContext(img_convert_ctx); // 释放转换上下文。avcodec_free_context(&ctx); // 释放解码器上下文。av_frame_free(&frame); // 释放 AVFrame。return 0; // 程序结束。
}
总结:
这个程序演示了如何：
- 使用
libavformat打开视频文件并读取数据包。 - 使用
libavcodec解码视频数据包为原始AVFrame。 - 使用
libswscale将解码后的帧进行颜色空间转换（例如 YUV 到 BGR）和图像缩放。 - 手动构建 BMP 文件头和信息头。
- 将转换后的图像数据写入 BMP 文件，实现视频抽帧并保存为图片序列的功能。
它是一个将视频转换为一系列 BMP 图像的实用工具。