从零开始学习音视频编程技术(41) H.264播放器
时间:2018年05月18日 人气:...


2019-11-3更新:

ffmpeg4解码H264并使用Qt5显示播放的教程:



下载地址:https://download.csdn.net/download/qq214517703/11914710

Github地址:https://github.com/yundiantech/FFMPEG_DEMO/tree/master/source/VideoDecode



2019-10-24更新:

以下例子中的代码使用的是ffmpeg2.5.2,我已经放弃它了,也不建议大家看了。

我不打算删除,留着做个纪念吧。


现在,我们已经简单的掌握了h.264数据的结构。是时候干点什么了,那就先来写一个H.264视频播放器吧。。

前面我们开发视频播放器的时候是通过:

avformat_open_input打开视频文件,然后再调用av_read_frame就可以读到一帧帧的数据了,

当然用这样的方法也可以直接打开并读取一个h.264文件,但是这样就违背了我们的初衷了,我们的目的是对上一节《H264数据格式讲解》的实践,因此我们采用C语言的文件操作直接读取文件然后再解析。


一个H264播放器的实现步骤大致如下:


一、从H.264文件中获取一个NALU

从上节可以知道,h264的NALU直接是用帧头(0x00000001或0x000001)隔开的,因此我们就逐个字节搜索,直到遇到h264的帧头,2个帧头之间的数据就是一个Nalu,既视为获取到了一帧h264视频数据。

查找一个nalu数据的代码大致如下:

NALU_t* h264Reader::getNextNal()
{

///首先查找第一个起始码
int pos = 0; //记录当前处理的数据偏移量
int StartCode = 0;

while(1)
{
unsigned char* Buf = mH264Buffer + pos;
int lenth = mBufferSize - pos; //剩余没有处理的数据长度
if (lenth <= 4)
{
return NULL;
}

///查找起始码(0x000001或者0x00000001)

if(Buf[0]==0 && Buf[1]==0 && Buf[2] ==1)
//Check whether buf is 0x000001
{
StartCode = 3;
break;
}
else if(Buf[0]==0 && Buf[1]==0 && Buf[2] ==0 && Buf[3] ==1)
//Check whether buf is 0x00000001
{
StartCode = 4;
break;
}
else
{
//否则 往后查找一个字节
pos++;
}
}


///然后查找下一个起始码查找第一个起始码
int pos_2 = pos + StartCode; //记录当前处理的数据偏移量
int StartCode_2 = 0;

while(1)
{
unsigned char* Buf = mH264Buffer + pos_2;
int lenth = mBufferSize - pos_2; //剩余没有处理的数据长度
if (lenth <= 4)
{
return NULL;
}

///查找起始码(0x000001或者0x00000001)

if(Buf[0]==0 && Buf[1]==0 && Buf[2] ==1)
//Check whether buf is 0x000001
{
StartCode_2 = 3;
break;
}
else if(Buf[0]==0 && Buf[1]==0 && Buf[2] ==0 && Buf[3] ==1)
//Check whether buf is 0x00000001
{
StartCode_2 = 4;
break;
}
else
{
//否则 往后查找一个字节
pos_2++;
}
}

/// 现在 pos和pos_2之间的数据就是一个Nalu了
/// 把他取出来

///由于传递给ffmpeg解码的数据 需要带上起始码 因此这里的nalu带上了起始码
unsigned char* Buf = mH264Buffer + pos; //这帧数据的起始数据(包含起始码)
int naluSize = pos_2 - pos; //nalu数据大小 包含起始码

NALU_HEADER *nalu_header = (NALU_HEADER *)Buf;

NALU_t * nalu = AllocNALU(naluSize);//分配nal 资源

nalu->startcodeprefix_len = StartCode;//! 4 for parameter sets and first slice in picture, 3 for everything else (suggested)
nalu->len = naluSize;//! Length of the NAL unit (Excluding the start code, which does not belong to the NALU)
nalu->forbidden_bit = 0;//! should be always FALSE
nalu->nal_reference_idc = nalu_header->NRI;//! NALU_PRIORITY_xxxx
nalu->nal_unit_type = nalu_header->TYPE;//! NALU_TYPE_xxxx
nalu->lost_packets = false;//! true, if packet loss is detected

memcpy(nalu->buf, Buf, naluSize);//! contains the first byte followed by the EBSP

/// 将这一帧数据去掉
/// 把后一帧数据覆盖上来
int leftSize = mBufferSize - pos_2;
memcpy(mH264Buffer, mH264Buffer + pos_2, leftSize);
mBufferSize = leftSize;

return nalu;
}



二、使用ffmpeg解码上面获取到的NALU


1.h264解码器初始化

int H264Decorder::decoder_Init()
{
/* find the h264 video decoder */
pCodec = avcodec_find_decoder(AV_CODEC_ID_H264);
if (!pCodec) {
fprintf(stderr, "codec not found
");
}
pCodecCtx = avcodec_alloc_context3(pCodec);

/* open the coderc */
if (avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec,NULL) < 0) {
fprintf(stderr, "could not open codec
");
}

// Allocate video frame
pFrame = avcodec_alloc_frame();
if(pFrame == NULL)
return -1;

pFrameRGB = avcodec_alloc_frame();
if(pFrameRGB == NULL)
return -1;

return 0;
}


2.解码并转成rgb32

int H264Decorder::decodeH264(uint8_t *inputbuf, int frame_size, uint8_t *&outBuf, int &outWidth, int &outHeight)
{

intgot_picture;
intav_result;

AVPacket pkt;
av_init_packet(&pkt);
pkt.data = inputbuf;
pkt.size = frame_size;

av_result = avcodec_decode_video2(pCodecCtx, pFrame, &got_picture, &pkt); //解码

if (av_result < 0)
{
fprintf(stderr, "decode failed: inputbuf = 0x%x , input_framesize = %d
", inputbuf, frame_size);
return -1;
}
av_free_packet(&pkt);

//前面初始化解码器的时候 并没有设置视频的宽高信息,
//因为h264的每一帧数据都带有编码的信息,当然也包括这些宽高信息了,因此解码完之后,便可以知道视频的宽高是多少
//这就是为什么 初始化编码器的时候 需要初始化高度,而初始化解码器却不需要。
//解码器可以直接从需要解码的数据中获得宽高信息,这样也才会符合道理。
//所以一开始没有为bufferRGB分配空间 因为没办法知道 视频宽高
//一旦解码了一帧之后 就可以知道宽高了这时候就可以分配了
if (bufferRGB == NULL)
{
int width = pCodecCtx->width;
int height = pCodecCtx->height;

int numBytes = avpicture_get_size(PIX_FMT_RGB32, width,height);
bufferRGB = (uint8_t *)av_malloc(numBytes*sizeof(uint8_t));
avpicture_fill((AVPicture *)pFrameRGB, bufferRGB, PIX_FMT_RGB32,width, height);

img_convert_ctx = sws_getContext(width,height,pCodecCtx->pix_fmt,width,height,PIX_FMT_RGB32,SWS_BICUBIC, NULL,NULL,NULL);


}

if (got_picture)
{
//格式转换 解码之后的数据是yuv420p的 把她转换成 rgb的图像数据
sws_scale(img_convert_ctx,
(uint8_t const * const *) pFrame->data,
pFrame->linesize, 0, pCodecCtx->height, pFrameRGB->data,
pFrameRGB->linesize);

outBuf = bufferRGB;
outWidth = pCodecCtx->width;
outHeight = pCodecCtx->height;

}

return got_picture;
}


三、使用Qt显示图像

直接用QImage加载得到的rgb32数据即可:

//把这个RGB数据 放入QIMage
QImage image = QImage((uchar *)bufferRGB, width, height, QImage::Format_RGB32);

//然后传给主线程显示
emit sig_GetOneFrame(image.copy(), ++frameNum);

然后在主线程显示出这个QImage即可。


四、播放速度控制

由于H264数据里面没有包含时间戳信息,因此只能根据帧率来做同步,举个栗子:比如视频帧率是15那么我们就每秒钟播放15张图像,既在显示完一帧图像后,延时(1000/15)毫秒,当然严格来说这个延时不大合理,因为他没有考虑解码消耗的时间,但我们不管他,有兴趣的自己去完善修改。

另外需要注意的是:视频帧率是在h264的Nalu数据里面的,因此需要成功解码一帧图像后才能获取到帧率信息。


主要代码大致如下:

void ReadH264FileThread::run()
{
mH264Decorder->decoder_Init();

char fileName[512] = {0};
strcpy(fileName, mFileName.toLocal8Bit()); //GBK编码

FILE *fp = fopen(fileName,"rb");
if (fp == NULL)
{
qDebug("H264 file not exist!");
}

int frameNum = 0; //当前播放的帧序号

while(!feof(fp))
{
char buf[10240];
int size = fread(buf, 1, 1024, fp);//从h264文件读1024个字节 (模拟从网络收到h264流)
int nCount = mH264Reader->inputH264Data((uchar*)buf,size);

while(1)
{
//从前面读到的数据中获取一个nalu
NALU_t* nalu = mH264Reader->getNextNal();
if (nalu == NULL) break;

uint8_t *bufferRGB;
int width;
int height;

mH264Decorder->decodeH264(nalu->buf, nalu->len, bufferRGB, width, height);

int frameRate = mH264Decorder->getFrameRate(); //获取帧率

/// h264裸数据不包含时间戳信息因此只能根据帧率做同步
/// 需要成功解码一帧后 才能获取到帧率
/// 为0说明还没获取到 则直接显示
if (frameRate != 0)
{
msleep(1000/frameRate);
}

//把这个RGB数据 放入QIMage
QImage image = QImage((uchar *)bufferRGB, width, height, QImage::Format_RGB32);

//然后传给主线程显示
emit sig_GetOneFrame(image.copy(), ++frameNum);

}
}

mH264Decorder->decoder_UnInit();
}


至此,一个完整的h264播放器就完成了。



H264测试文件下载地址:https://download.csdn.net/download/qq214517703/10422777

完整工程下载地址:https://download.csdn.net/download/qq214517703/10423384



======Bug修复 Begin =======

2019-01-18更新:

1.修复部分h264文件,一帧存在多个slice,播放花屏的问题。

下载地址:https://download.csdn.net/download/qq214517703/10924057

======  End =======



学习音视频技术欢迎访问 http://blog.yundiantech.com  

音视频技术交流讨论欢迎加 QQ群 121376426  


上一篇:从零开始学习音视频编程技术(40) H.264数据解析
下一篇:没有下一篇了