FFmpeg libav с нуля. Часть 1: знакомство и начало работы

Всем привет! Сегодня я хочу открыть
серию статей по изучению FFmpeg libav с нуля.

Сразу уточню, что в основном статьи направлены на программирование, используя библиотеки libav*, где в качестве языка выступит С++.

Отмечу то, что я не являюсь
профессионалом в данной теме и моей целью является просто облегчить жизнь тем, кто, как и я, делает первые шаги в данном направлении.

Знакомство (небольшая предыстория)

Несколько месяцев назад у меня появилась необходимость познакомиться с основами работы с аудио и видео файлами посредством языка С++ и библиотек libav*. Под libav* я подразумеваю libavformat, libavcodec, libavutil и другие.

За время, посвящённое изучению, я понял, что в интернете довольно мало актуальной информации на данную тему. Мне удалось найти лишь несколько статей, которые более менее раскрывают природу библиотек, но и они уже успели устареть, поэтому я хочу делиться собственным опытом со всеми, кто только ступает на эту тернистую тропу.

Подготовка рабочего окружения (по желанию)

Данный раздел предназначен для каждого, кого интересует простая настройка рабочего окружения на Windows. Я пользуюсь редактором кода Visual Studio Code, менеджером пакетов MSYS2 и компилятором GCC из группы компиляторов mingw-w64.

1. Скачиваем и устанавливаем менеджер пакетов с официального сайта: http://www.msys2.org

2. Запускаем MSYS2 и обновляем основные системные пакеты: $ pacman -Syu

3. Перезапускаем MSYS2 и обновляем остальные пакеты: $ pacman -Su

4. Устанавливаем mingw-w64 и некоторые вспомогательные пакеты (make, pkgconf):
   $ pacman -S --needed base-devel mingw-w64-x86_64-toolchain

5. Устанавливаем пакет FFmpeg:
   $ pacman -S mingw-w64-x86_64-ffmpeg

6. Настраиваем Visual Studio Code. По его настройке довольно много информации на официальном сайте: https://code.visualstudio.com/docs/cpp/config-mingw, поэтому покажу лишь основное:

   1. Добавить путь к заголовочным файлам (FFmpeg libav*) в "includePath" .
   2. Добавить путь к компилятору (mingw-w64 gcc) в "compilerPath".

   

Начало работы с libav*

В качестве ознакомительного примера мы напишем простую программу для отображения информации о медиафайле.

Полный код программы можно найти здесь: https://github.com/Meystergod/libavtutorial

Первым делом необходимо открыть входной файл, путь к которому мы укажем аргументом в командной строке.

int main(int argc, char* argv[])
{
    if(argc != 2)
    {
        av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Usage: <input file>\n");
        return ARGUMENTS_ERROR;
    }
    const char* input_file = argv[1];

		return EXIT_SUCCESS;
}

Далее прочитаем файловый заголовок и сохраним информацию о найденных форматах в структуру AVFormatContext . Для удобства все манипуляции будут производиться в отдельной функции.

Подробнее ознакомиться с AVFormatContext и его полями можно на официальном сайте: https://libav.org/documentation/doxygen/master/structAVFormatContext.html

Итак, для начала выделим память для нашего format_context , сделать это можно с помощью функции avformat_alloc_context() . Далее посредством функции avformat_open_input() прочитаем заголовок и заполним наш компонент минимальной информацией о формате. Следующим шагом получим информацию обо всех потоках в файле, это делает функция avformat_find_stream_info() .

int open_input_media_file(AVFormatContext** format_context, const char* input_file)
{
    int response;

    *format_context = avformat_alloc_context();
    if(!(*format_context))
    {
        av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate memory for the input format context.\n");
        return ALLOCATE_FORMAT_CONTEXT_ERROR;
    }

    response = avformat_open_input(format_context, input_file, NULL, NULL);
    if(response != 0)
    {
        av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Could not open the input file: %s.\n", input_file);
        return OPEN_INPUT_FILE_ERROR;
    }

    response = avformat_find_stream_info(*format_context, NULL);
    if(response < 0)
    {
        av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Could not find the input stream information.\n");
        return FIND_STREAM_INFO_ERROR;
    }

    return EXIT_SUCCESS;
}

Для вывода информации можно воспользоваться стандартной функцией av_dump_format() , которая принимает структуру AVFormatContext в качестве первого входного параметра.

Подробнее ознакомиться с av_dump_format() и её параметрами можно на официальном сайте: https://libav.org/documentation/doxygen/master/group__lavf__misc.html#gae2645941f2dc779c307eb6314fd39f10

Осталось инициализировать структуру AVFormatContext и добавить вызов ранее созданной функции open_input_media_file() в main() .

Ну и, конечно же, не стоит забывать про очистку памяти. Для этого мы напишем отдельную функцию clean_memory() и также добавим её вызов в main() .

void clean_memory(AVFormatContext* format_context)
{
    if(format_context != NULL)
    {
        avformat_close_input(&format_context);
        avformat_free_context(format_context);
    }
}

int main(int argc, char* argv[])
{
  	AVFormatContext* format_context = NULL;

    if(argc != 2)
    {
        av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Usage: <input file>\n");
        return ARGUMENTS_ERROR;
    }
    const char* input_file = argv[1];

    int response = open_input_media_file(&format_context, input_file);
    if(response != EXIT_SUCCESS)
    {
      	clean_memory(format_context);
        return response;
    }

    av_dump_format(format_context, 0, input_file, 0);

    clean_memory(format_context);
    return EXIT_SUCCESS;
}

Сборку и запуск программы можно осуществить как с помощью командной строки:
g++ 1.cpp -o out -lavformat -lavutil , так и с использованием Makefile (об этом довольно много информации в интернете).

После запуска программы мы увидим информацию, полученную из нашего медиафайла, обо всех его потоках.

Заключение

В рамках данной статьи мы немного познакомились с libav* и написали вводный пример. Далее будем переходить к более реальным вещам, например, декодированию, транскодированию, использованию фильтров и многому другому.