音視頻/FFmpeg #Qt

Qt-FFmpeg開發(fā)-使用libavcodec API的音頻解碼示例（MP3轉(zhuǎn)pcm）

1、概述

• 最近研究了一下FFmpeg開發(fā)，功能實在是太強大了，網(wǎng)上ffmpeg3、4的文章還是很多的，但是學(xué)習(xí)嘛，最新的還是不能放過，就選了一個最新的ffmpeg n5.1.2版本，和3、4版本api變化還是挺大的；
• 這是一個libavcodec API示例；
• 這里主要是研究FFmpeg官方示例產(chǎn)生的一個程序，官方示例可以看Examples；
• 由于官方示例有一些小問題，編譯沒通過，并且是通過命令行執(zhí)行，不方便，這里通過修改為使用Qt實現(xiàn)這個音頻解碼為PCM文件的示例。

開發(fā)環(huán)境說明

• 系統(tǒng)：Windows10、Ubuntu20.04
• Qt版本：V5.12.5
• 編譯器：MSVC2017-64、GCC/G++64
• FFmpeg版本：n5.1.2
  • 官方下載
  • 我使用的庫

2、實現(xiàn)效果

1. 將.mp3文件解碼轉(zhuǎn)換為.pcm文件；（PCM數(shù)據(jù)時最原始的音頻數(shù)據(jù)）；
2. 使用Qt重新實現(xiàn)，方便操作，便于使用；
3. 解決官方示例中解碼失敗程序會終止問題 ；
4. 關(guān)鍵步驟加上詳細(xì)注釋，比官方示例更便于學(xué)習(xí)。

• 實現(xiàn)效果如下：

  

3、主要代碼

• 啥也不說了，直接上代碼，一切有注釋

• widget.h文件

  #ifndef WIDGET_H
  #define WIDGET_H
  
  #include <QFile>
  #include <QWidget>
  
  QT_BEGIN_NAMESPACE
  namespace Ui { class Widget; }
  QT_END_NAMESPACE
  
  struct AVCodecParserContext;
  struct AVCodecContext;
  struct AVCodec;
  struct AVPacket;
  struct AVFrame;
  
  class Widget : public QWidget
  {
      Q_OBJECT
  
  public:
      Widget(QWidget *parent = nullptr);
      ~Widget();
  
  private slots:
  
      void on_but_in_clicked();
  
      void on_but_out_clicked();
  
      void on_but_start_clicked();
  
  private:
      int  initDecode();
      int  decode(QFile& fileOut);
      void showError(int err);
      void showLog(const QString& log);
  
  private:
      Ui::Widget *ui;
  
      AVCodecParserContext*   m_parserContex  = nullptr;             // 裸流解析器
      AVCodecContext*         m_context       = nullptr;             // 解碼器上下文
      const AVCodec*          m_codec         = nullptr;             // 音頻解碼器
      AVPacket*               m_packet        = nullptr;             // 未解碼的原始數(shù)據(jù)
      AVFrame*                m_frame         = nullptr;             // 解碼后的數(shù)據(jù)幀
  };
  #endif // WIDGET_H
  
  

• widget.cpp文件文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-405070.html

  #include "widget.h"
  #include "ui_widget.h"
  #include <qfiledialog.h>
  #include <QDebug>
  #include <qthread.h>
  #include <qtimer.h>
  
  extern "C" {        // 用C規(guī)則編譯指定的代碼
  #include <libavutil/frame.h>
  #include <libavutil/mem.h>
  #include <libavcodec/avcodec.h>
  }
  
  #define AUDIO_INBUF_SIZE 20480
  #define AUDIO_REFILL_THRESH 4096
  
  Widget::Widget(QWidget *parent)
      : QWidget(parent)
      , ui(new Ui::Widget)
  {
      ui->setupUi(this);
  
      this->setWindowTitle(QString("使用libavcodec API的音頻解碼示例（mp3轉(zhuǎn)pcm） V%1").arg(APP_VERSION));
  }
  
  Widget::~Widget()
  {
      delete ui;
  }
  
  /**
   * @brief    自定義非阻塞延時
   * @param ms
   */
  void msleep(int ms)
  {
      QEventLoop loop;
      QTimer::singleShot(ms, &loop, SLOT(quit()));
      loop.exec();
  
  }
  
  void Widget::showLog(const QString &log)
  {
      ui->textEdit->append(log);
  }
  
  /**
   * @brief        顯示ffmpeg函數(shù)調(diào)用異常信息
   * @param err
   */
  void Widget::showError(int err)
  {
      static char m_error[1024];
      memset(m_error, 0, sizeof (m_error));        // 將數(shù)組置零
      av_strerror(err, m_error, sizeof (m_error));
      showLog(QString("Error：%1  %2").arg(err).arg(m_error));
  }
  
  /**
   * @brief 獲取輸入文件路徑
   */
  void Widget::on_but_in_clicked()
  {
      QString strName = QFileDialog::getOpenFileName(this, "選擇用于解碼的.mp3音頻文件~！", "/", "音頻 (*.mp3);");
      if(strName.isEmpty())
      {
          return;
      }
      ui->line_fileIn->setText(strName);
  }
  
  /**
   * @brief 獲取解碼后的原始音頻文件保存路徑
   */
  void Widget::on_but_out_clicked()
  {
      QString strName = QFileDialog::getSaveFileName(this, "解碼后數(shù)據(jù)保存到~！", "/", "原始音頻 (*.pcm);");
      if(strName.isEmpty())
      {
          return;
      }
      ui->line_fileOut->setText(strName);
  }
  
  void Widget::on_but_start_clicked()
  {
      int ret = initDecode();
      if(ret < 0)
      {
          showError(ret);
      }
  
      avcodec_free_context(&m_context);   // 釋放編解碼器上下文和與之相關(guān)的所有內(nèi)容，并將NULL寫入提供的指針。
      av_parser_close(m_parserContex);
      av_frame_free(&m_frame);
      av_packet_free(&m_packet);
  }
  
  QString get_format_from_sample_fmt(int fmt)
  {
      typedef struct sample_fmt_entry {
          enum AVSampleFormat sample_fmt;
          QString fmt_be;          // 大端模式指令
          QString fmt_le;          // 小端模式指令
      }sample_fmt_entry;
  
      sample_fmt_entry sample_fmt_entryes[] = {
          { AV_SAMPLE_FMT_U8,  "u8",    "u8"    },
          { AV_SAMPLE_FMT_S16, "s16be", "s16le" },
          { AV_SAMPLE_FMT_S32, "s32be", "s32le" },
          { AV_SAMPLE_FMT_FLT, "f32be", "f32le" },
          { AV_SAMPLE_FMT_DBL, "f64be", "f64le" },
      };
  
      for(int i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(sample_fmt_entryes); i++)
      {
          sample_fmt_entry entry = sample_fmt_entryes[i];
          if(fmt == entry.sample_fmt)
          {
              return AV_NE(entry.fmt_be, entry.fmt_le);   // AV_NE：判斷大小端
          }
      }
  
      return QString();
  }
  /**
   * @brief   開始解碼
   * @return
   */
  int Widget::initDecode()
  {
      QString strIn  = ui->line_fileIn->text();
      QString strOut = ui->line_fileOut->text();
      if(strIn.isEmpty() || strOut.isEmpty())
      {
          return AVERROR(ENOENT);        // 返回文件不存在的錯誤碼
      }
  
      m_packet = av_packet_alloc();      // 創(chuàng)建一個AVPacket
      if(!m_packet)
      {
          return AVERROR(ENOMEM);        // 返回?zé)o法分配內(nèi)存的錯誤碼
      }
  
      m_frame = av_frame_alloc();      // 創(chuàng)建一個AVFrame
      if(!m_frame)
      {
          return AVERROR(ENOMEM);        // 返回?zé)o法分配內(nèi)存的錯誤碼
      }
  
      // 通過ID查詢MPEG音頻解碼器
      m_codec = avcodec_find_decoder(AV_CODEC_ID_MP2);
      if(!m_codec)
      {
          return AVERROR(ENXIO);        // 找不到解碼器
      }
  
      m_parserContex = av_parser_init(m_codec->id);
      if(!m_parserContex)
      {
          return AVERROR(ENOMEM);        // 解析器初始化失敗
      }
  
      m_context = avcodec_alloc_context3(m_codec);  // 分配AVCodecContext并將其字段設(shè)置為默認(rèn)值
      if(!m_context)
      {
          return AVERROR(ENOMEM);        // 解碼器上下文創(chuàng)建失敗
      }
  
      // 使用給定的AVCodec初始化AVCodecContext。
      int ret = avcodec_open2(m_context, m_codec, nullptr);
      if(ret < 0)
      {
          return ret;
      }
  
      // 打開輸入文件
      QFile fileIn(strIn);
      if(!fileIn.open(QIODevice::ReadOnly))
      {
          return AVERROR(ENOENT);
      }
      // 打開輸出文件
      QFile fileOut(strOut);
      if(!fileOut.open(QIODevice::WriteOnly))
      {
          return AVERROR(ENOENT);
      }
  
      showLog("開始解碼！");
      msleep(1);
      QByteArray buf = fileIn.readAll();        // 讀取所有數(shù)據(jù)
      char inbuf[AUDIO_INBUF_SIZE];
      while(buf.count() > 0)
      {
          int len = (buf.count() <= AUDIO_INBUF_SIZE) ? buf.count() : AUDIO_INBUF_SIZE;
          memcpy(inbuf, buf.data(), len);
          // 解析數(shù)據(jù)包
          ret = av_parser_parse2(m_parserContex, m_context, &m_packet->data, &m_packet->size,
                                 reinterpret_cast<const uchar*>(inbuf),        // 這里不能直接使用buf.data(),否則會出現(xiàn)[mp2 @ 000001c8dbd40b00] Multiple frames in a packet.
                                 len,
                                 AV_NOPTS_VALUE, AV_NOPTS_VALUE, 0);
          if(ret < 0)
          {
              break;
          }
          buf.remove(0, ret);  // 移除已解析的數(shù)據(jù)
  
          if(m_packet->size)
          {
              ret = decode(fileOut);
              if(ret < 0)
              {
  //                return ret;
              }
          }
      }
      m_packet->data = nullptr;
      m_packet->size = 0;
      decode(fileOut);               // 需要傳入空的數(shù)據(jù)幀才可以將解碼器中所有數(shù)據(jù)讀取出來
  
      enum AVSampleFormat sfmt = m_context->sample_fmt;
      // 檢查樣本格式是否為平面
      if(av_sample_fmt_is_planar(sfmt))
      {
          const char* name = av_get_sample_fmt_name(sfmt);  // 獲取音頻樣本格式名稱
          showLog(QString("警告：解碼器生成的樣本格式是平面格式（%1）。此示例將僅輸出第一個通道。").arg(name));
          sfmt = av_get_packed_sample_fmt(sfmt);   // 獲取樣本格式的替代格式
      }
  
      // 音頻通道數(shù)
  #if FF_API_OLD_CHANNEL_LAYOUT
      int channels = m_context->channels;
  #else
      int channels = m_context->ch_layout.nb_channels;
  #endif
      QString strFmt = get_format_from_sample_fmt(sfmt);
      if(!strFmt.isEmpty())
      {
          showLog(QString("使用下列命令播放輸出音頻文件！\n"
                          "ffplay -f %1 -ac %2 -ar %3 %4\n")
                          .arg(strFmt).arg(channels)
                          .arg(m_context->sample_rate).arg(strOut));
      }
  
      return 0;
  }
  
  /**
   * @brief           解碼并寫入文件
   * @param fileOut
   * @return
   */
  int Widget::decode(QFile &fileOut)
  {
      // 將包含壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包發(fā)送到解碼器
      int ret = avcodec_send_packet(m_context, m_packet);   // 注意：官方Demo中這里如果返回值<0則終止程序，由于數(shù)據(jù)中有mp3文件頭，所以一開始會有返回值<0的情況
  
      // 讀取所有輸出幀（通?？梢杂腥我鈹?shù)量的輸出幀
      while (ret >= 0)
      {
          // 讀取解碼后的數(shù)據(jù)幀
          int ret = avcodec_receive_frame(m_context, m_frame);
          if(ret == AVERROR(EAGAIN)   // 資源暫時不可用
          || ret == AVERROR_EOF)      // 文件末尾
          {
              return 0;
          }
          else if(ret < 0)
          {
              return ret;
          }
  
          // 返回每個樣本的字節(jié)數(shù)。例如格式為AV_SAMPLE_FMT_U8，則字節(jié)數(shù)為1字節(jié)
          int size = av_get_bytes_per_sample(m_context->sample_fmt);   // 返回值不會小于0
          for(int i = 0; i < m_frame->nb_samples; ++i)   // 音頻樣本數(shù)（采樣率）
          {
  #if FF_API_OLD_CHANNEL_LAYOUT
              for(int j = 0; j < m_context->channels; ++j)         // 5.1.2以后版本會棄用channels
  #else
              for(int j = 0; j < m_context->ch_layout.nb_channels; ++j)
  #endif
              {
                  fileOut.write((const char*)(m_frame->data[j] + size * i), size);
              }
          }
      }
      return 0;
  }
  
  

4、完整源代碼

• github
• gitee

到了這里，關(guān)于Qt-FFmpeg開發(fā)-音頻解碼為PCM文件（9）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！