ffmpeg提取音频播放器总结

ffmpeg提取音频播放器总结；
一：简介
从编写音频播放器代码到完成播放器编写，测试，整整5天的时间，这时间还不算之前对 ffmpeg熟悉的时间，可以说是历经千辛万苦，终于搞出来了，虽然最终效果还不是很理想，但是已经可以很流畅的播放某些歌曲了，说是某些歌曲，是因为还有些歌曲播放效果不是很好，有些许杂音，至于那些歌曲能够顺利播放，那些不能够，我现在也摸不准是什么原因导致的，有待进一步钻研，等啥时候调好了，就用自己的这个播放器听歌曲了，嘿嘿；
a：插播：）
／＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊／
这一部分属于插播内容，就不用看了；
tv视频播放；
采用img_convert时，是转换成24RGB快呢，还是32RGB快呢？可能前者快吧；似乎用qimage的话只能转换成32RGB了；因为它只有三种颜色深度1-p, 8-p, 32-p所以，只能选择32-p了；

下面是AVFrame的结构，具体可以看这里：
http://cekirdek.pardus.org.tr/~ismail/ffmpeg-docs/avcodec_8h-source.html#l00424
就是一个宏定义，咳。。。
／＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊／
二：音频播放器原理
音频播放器过程如下所示：
打开文件－－分析文件格式－－打开对应解码器－－读取一音频帧－－解码音频帧－－音频数据写入音频设备－－循环读取音频帧－－再解码。。。如此循环下去；
整个播放器实现原理详细说明为，采用ffmpeg提供的API函数先用av_open_input_file打开音频文件，分析文件得到格式信息，然后识别格式，并查找对应的解码器，再得到针对此音频文件的解码器之后，用av_read_frame从音频文件中读取一帧，然后对其用 avcodec_decode_audio函数进行解码，在将解码之后的PCM音频数据直接写到audio设备（／dev／dsp）上，根据linux音频设备的原理，此时你就应该听到悦耳的歌声了；
三：重点要点说明
在这个过程当中有几处需要特别注意，下面详细说明一下：
1、不同音频文件格式对音频压缩率不同，导致对于同一个音频包，你解压出来的音频数据大小也是不一样的，这一点无需惊奇，但是对于这些解压出来的音频数据，一定要保证全部写到声卡当中去，这样才能够作为你能听到悦耳歌声的基础，这里留意一下，这只是一个基础，要想完全实现好此播放器，下一点更是不可或缺的；我之前之所以在调试时总是听到声音很杂乱，或者带有金属声，就是因为声音没有全部写到音频设备中去，当然，可能或多或少也有一些写音频数据的太快的原故；
2、在确认了解码后的数据是完整的之后，可以将数据写入到音频设备当中了（/dev/dsp），这里很关键的一点就是要对音频设备进行设置，否则你也听不到你想听到的声音：（
对音频设备的设置主要是四个方面，这不代表其他方面不设置哦：
设置采样率（有关音频采样率，在我blog前面的文章当中有说明，一般有44100hz，48000hz，22050？不记得了，你查看我blog中前面的文章吧，嘿嘿）：
ioctl (fd, SNDCTL_DSP_SPEED, &(pCodecCtx->sample_rate));
设置音频声道数（这个很好理解，一般都是立体声了）
// set channels;
    i = pCodecCtx->channels;
    #ifdef AUDIO_DEBUG
    printf ("pCodecCtx->channels:%d\n", pCodecCtx->channels);
    #endif
    if ((ioctl (fd, SNDCTL_DSP_CHANNELS, &i)) == -1)
    {
        fprintf (stderr, "Set Audio Channels %d failed:%s\n", i,
             strerror (errno));
        return (-1);
    }
这里需要说明的一点是，如果是立体声，则此处i应该等于2，而不是1，网上很多文章这里都说明的不正确，我之前就一直以为立体声为1，单声道为0，总是不出声音，后来一狠心，改为2，尽然ok，faint；
结论：网上的东西啊，不可全信之。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
设置量化位数（这个量化位数是指对声音的振幅进行采样的位数，以前一般是8位，现在以16位居多，更高位数对于普通用户用不着，只能在专业音乐中才有价值）
i = AFMT_S16_LE;        （16位，小端存储，也即intel的倒序数据存储）
ioctl (fd, SNDCTL_DSP_SETFMT, &i);
设置音频驱动级缓存
i = (0x0004 << 16) + 0x000b;        // four 2kb buffer;你看着对应改就行了（这里是四个2kb缓存）
ioctl (fd, SNDCTL_DSP_SETFRAGMENT, &i);
这里也可以不设置，用系统默认自定义也可；

另外有一个疑问也顺带解决了：
Q：播放音频和pts有关系么？需要他来调整播放的快慢么？就像视频那样？
A：基本没有关系，至少我目前没有用到这个咚咚，pts应该实在视频当中采用到的，pts是显示时间戳，dts是解码时间戳；以后搞到视频再详细说明啦；不需要，对于写音频数据，系统，或者更准确的说驱动会自动调整，写得快，他会阻塞你的写，写的慢？你的机器该换了，嘿嘿，玩笑一个。。。增加缓存可以解决慢的问题；
Q：如何调试音频播放器？
这里需要注意两点，一点是你要保证解码后的数据确实是PCM数据；第二点是你要确定数据准确无误，全部写入音频文件，否则会出现各种各样的暴音啊之类的事情，不可预测；
有关这两点你可以分别调试；第一点，可以将解码后的数据写入一个文件当中，然后利用一些音频分析软件（能够分析PCM数据），播放即可，看你解码的数据是否正确，完整，如果没有问题，那这一步就完成了，我在这里没有卡壳，直接过；下一步，我是扔进去很多时间，由于我的指针使用不当，导致总是漏写数据，我在下面也会把我的错误代码贴出来，以做对比，大家也都可以来看看，这一点我想经常和指针打交道的就肯定没问题了的；

这里向大家推荐windows下的cooledit软件，不用找注册码，反正能试用，没问题，功能绝对够用，而且分析声音频播非常形象，郑重推荐；虽然windows和linux切换麻烦了点，嘿嘿：）不过如果你有两台电脑，另说啦。。。
下面将这个音频播放器的源代码贴出来，以便大家互相学习；
我的编译环境是
os：Neoshine linux （2.6.14-1.1644_dt_5）；
硬件：普通pc机；
/***************************************************************************
*            main.cc
*
*  Thu Nov  9 20:47:33 2006
*  Copyright  2006
*  Email lsosa.BIT
*  Author lsosa.BIT
****************************************************************************/

#include <avcodec.h>
#include <avformat.h>
#include <avutil.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <X11/Xlib.h>
#include <sys/soundcard.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sched.h>

#define ALL_DEBUG

#ifdef ALL_DEBUG
    #define AV_DEBUG
    #define AUDIO_DEBUG
#endif

//------------------------------------------------------------------------------
// manipulations for file
int open_file (char *file_name, int mode)
{
    // open file file_name and return the file descriptor;
    int fd;

    if ((fd = open (file_name, mode)) < 0)
    {
        fprintf (stderr, " Can't open %s!\n", file_name);
        exit (-1);
    }
    return fd;
}

int set_audio (int fd, AVCodecContext * pCodecCtx)
{
    // set the properties of audio device with pCodecCtx;

    int i, err;
    /* 设置适当的参数，使得声音设备工作正常 */
    /* 详细情况请参考Linux关于声卡编程的文档 */
  
    i = 0;
    ioctl (fd, SNDCTL_DSP_RESET, &i);
    i = 0;
    ioctl (fd, SNDCTL_DSP_SYNC, &i);
    i = 1;
    ioctl (fd, SNDCTL_DSP_NONBLOCK, &i);
  
    // set sample rate;
    #ifdef AUDIO_DEBUG
    printf ("pCodecCtx->sample_rate:%d\n", pCodecCtx->sample_rate);
    #endif
    i = pCodecCtx->sample_rate;
    if (ioctl (fd, SNDCTL_DSP_SPEED, &i) == -1)
    {
        fprintf (stderr, "Set speed to %d failed:%s\n", i,
             strerror (errno));
        return (-1);
    }
    if (i != pCodecCtx->sample_rate)
    {
        fprintf (stderr, "do not support speed %d,supported is %d\n",
             pCodecCtx->sample_rate, i);
        return (-1);
    }
  
    // set channels;
    i = pCodecCtx->channels;
    #ifdef AUDIO_DEBUG
    printf ("pCodecCtx->channels:%d\n", pCodecCtx->channels);
    #endif
    if ((ioctl (fd, SNDCTL_DSP_CHANNELS, &i)) == -1)
    {
        fprintf (stderr, "Set Audio Channels %d failed:%s\n", i,
             strerror (errno));
        return (-1);
    }
    if (i != pCodecCtx->channels)
    {
        fprintf (stderr, "do not support channel %d,supported %d\n",
            pCodecCtx->channels, i);
        return (-1);
    }
    // set bit format;
    i = AFMT_S16_LE;
    if (ioctl (fd, SNDCTL_DSP_SETFMT, &i) == -1)
    {
        fprintf (stderr, "Set fmt to bit %d failed:%s\n", i,
             strerror (errno));
        return (-1);
    }
    if (i != AFMT_S16_LE)
    {
        fprintf (stderr, "do not support bit %d, supported %d\n",
             AFMT_S16_LE, i);
        return (-1);
    }
  
    // set application buffer size;
    // i = (0x00032 << 16) + 0x000c;        // 32 4kb buffer;
    // ioctl (fd, SNDCTL_DSP_SETFRAGMENT, &i);
    i = 1;
    ioctl (fd, SNDCTL_DSP_PROFILE, &i);
  
    return 0;
}

void close_file (int fd)
{
    // close the file pointed by file descriptor fd;
    close (fd);
}

//------------------------------------------------------------------------------
// handle audio;

void display_AVCodecContext(AVCodecContext *pCodecCtx){
    //
    #define STDOUT stderr
    fprintf(STDOUT, "pCodecCtx->bit_rate:%d\n", pCodecCtx->bit_rate);
    fprintf(STDOUT, "pCodecCtx->sample_rate:%d\n", pCodecCtx->sample_rate);
    fprintf(STDOUT, "pCodecCtx->channels:%d\n", pCodecCtx->channels);
    fprintf(STDOUT, "pCodecCtx->frame_size:%d\n", pCodecCtx->frame_size);
    fprintf(STDOUT, "pCodecCtx->frame_number:%d\n", pCodecCtx->frame_number);
    fprintf(STDOUT, "pCodecCtx->delay:%d\n", pCodecCtx->delay);
    fprintf(STDOUT, "pCodecCtx->frame_bits:%d\n", pCodecCtx->frame_bits);
}

// error if return -1;
// success if return 0;
// 这里要用到指向指针的指针，否则传不到值；
int av_init (char *file_name, AVFormatContext ** pFormatCtx,
     AVCodecContext ** pCodecCtx, int *p_audioStream)
{
    // init the codec and format of input file file_name;
    int audioStream, i;
    AVCodec *pCodec;
    // catch error
    assert(file_name != NULL);
    assert(*pFormatCtx != NULL);
    assert(*pCodecCtx != NULL);
  
    // Register all formats and codecs
    av_register_all ();
  
    // open file
    if (av_open_input_file (pFormatCtx, file_name, NULL, 0, NULL) != 0){
        // Couldn't open file
        fprintf (stderr, " Can't open %s!\n", file_name);
        return -1;  
    }

    // Retrieve stream information
    if (av_find_stream_info (*pFormatCtx) < 0){
        // Couldn't find stream information
        return -1;  
    }
  
    #ifdef AV_DEBUG
    // Dump information about file onto standard error
    dump_format (*pFormatCtx, 0, file_name, false);
    #endif
  
    // Find the first audio and video stream respectively
    audioStream = -1;
    for (i = 0; i < (*pFormatCtx)->nb_streams; i++){
        if ((*pFormatCtx)->streams[i]->codec->codec_type ==
            CODEC_TYPE_AUDIO)
        {
            audioStream = i;
        }
    }
  
    #ifdef AV_DEBUG
    // dump_stream_info(pFormatCtx);
    #endif
  
    // exclude error
    if (audioStream == -1){
        // Didn't find a audio or video stream
        return -1;  
    }

    // Get a pointer to the codec context for the audio stream
    *pCodecCtx = (*pFormatCtx)->streams[audioStream]->codec;

    // Find the decoder for the audio stream
    pCodec = avcodec_find_decoder ((*pCodecCtx)->codec_id);
    if (pCodec == NULL)
        return -1;    // Codec not found

    // Open codec
    if (avcodec_open ((*pCodecCtx), pCodec) < 0){
        return -1;    // Could not open codec
    }
  
    #ifdef AUDIO_DEBUG
    // printf ("pCodecCtx->sample_rate:%d, audioStream:%d\n", (*pCodecCtx)->sample_rate, audioStream);
    // display_AVCodecContext(*pCodecCtx);
    #endif
  
    *p_audioStream = audioStream;
  
    return 0;
}

void av_play (AVFormatContext * pFormatCtx,
     AVCodecContext * pCodecCtx, int audioStream)
{
    // which was read from one frame;
    AVPacket packet;
    uint32_t len;
    uint8_t decompressed_audio_buf[(AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE * 3) / 2];
    int decompressed_audio_buf_size;
    uint8_t * p_decompressed_audio_buf;
    int fd = -1;    // audio file or test file?
    char filename[64] = "/dev/dsp";
    int mode = O_WRONLY;
    //
  
    // open audio file or written file
    // printf("fd:%d", fd);
    fd = open_file(filename, mode);
    // printf("fd:%d", fd);
    //
    set_audio(fd, pCodecCtx);
  
    //
    printf("(AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE * 3) / 2=%d\n", (AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE * 3) / 2);
    printf("AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE=%d\n", AVCODEC_MAX_AUDIO_FRAME_SIZE);
  
    // for a test
    // char test_file[256] = "my_pcm.pcm";
    // fd = open_file(test_file, mode);
  
    #ifdef AV_DEBUG
    static int size = 0;
    #endif
    //
  
    // set the sched priority
    // 这是为了提高音频优先级；不晓得起作用没；
    int policy = SCHED_FIFO;
    sched_setscheduler(0, policy, NULL);
  
    int write_buf_size = 4196;
    int written_size;
    while (av_read_frame (pFormatCtx, &packet) >= 0)
    {
        // Is this a packet from the audio stream?
        // 判断是否音频帧；
        if (packet.stream_index == audioStream)
        {
            // Decode audio frame
            // 解码音频数据为pcm数据；
            len = avcodec_decode_audio (pCodecCtx,
                            (int16_t *)decompressed_audio_buf,
                            &decompressed_audio_buf_size,        // it is the decompressed frame in BYTES 解码后的数据大小，字节为单位；
                            packet.data,
                            packet.size );
            // printf("len:%d, packet.size:%d\n", len, packet.size);
            if ( len < 0 ){
                // if error len = -1
                printf("+----- error in decoding audio frame\n");
                // exit(0);
            }
            // test lsosa
          
          
            // printf("size = %d\n", size);
            //******************************************************************
            // 重点是这一部分，使用oss播放的代码，之前的数据写是否完整的问题就是出在这里，或者是前面的set_audio函数设置不正确；
            // audio_buf_info info;
            p_decompressed_audio_buf = decompressed_audio_buf;
            while ( decompressed_audio_buf_size > 0 ){
                // 解码后数据不为零，则播放之，为零，则；
                written_size = write(fd, p_decompressed_audio_buf, decompressed_audio_buf_size);
                if ( written_size == -1 ){
                    // printf("error:decompressed_audio_buf_size:%d, decompressed_audio_buf_size:%d, %s\n", \
                                decompressed_audio_buf_size, decompressed_audio_buf_size,strerror(errno));
                    // usleep(100);
                    continue;
                }
                // printf("decompressed_audio_buf_size:%d, written_size:%d\n", \
                            decompressed_audio_buf_size, written_size);
                decompressed_audio_buf_size -= written_size;
                p_decompressed_audio_buf += written_size;
              
            }// end while
            //******************************************************************
        }
        else
        {
            printf("+----- this is not audio frame\n");
        }// end if
        // Free the packet that was allocated by av_read_frame
        av_free_packet (&packet);
    }// end while of reading one frame;
      
    close_file(fd);
}

void av_close (AVFormatContext * pFormatCtx, AVCodecContext * pCodecCtx)
{
    // close the file and codec

    // Close the codec
    avcodec_close (pCodecCtx);

    // Close the video file
    av_close_input_file (pFormatCtx);
}

//------------------------------------------------------------------------------

int main (int argc, char **argv){
    //
    AVFormatContext *pFormatCtx;
    int audioStream = -1;
    AVCodecContext *pCodecCtx;
  
    // exclude the error about args;
    if ( argc != 2 ){
        printf("please give a file name\n");
        exit(0);
    }
  
    // 注意：这里要用到指向指针的指针，是因为这个初始化函数需要对指针的地址进行改动，
    // 所以，只有这么做，才能达到目的；
    if ( av_init(argv[1], &pFormatCtx, &pCodecCtx, &audioStream) < 0 ){
        //
        fprintf(stderr, "error when av_init\n");
    }
  
    // play the audio file
    av_play(pFormatCtx, pCodecCtx, audioStream);
  
    // close all the opend files
    av_close(pFormatCtx, pCodecCtx);
  
}