Qt-FFmpeg开发-音频解码为PCM文件（9）
音视频/FFmpeg #Qt
Qt-FFmpeg开发-使用libavcodec API的音频解码示例（MP3转pcm）
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1、概述
- 最近研究了一下FFmpeg开发，功能实在是太强大了，网上ffmpeg3、4的文章还是很多的，但是学习嘛，最新的还是不能放过，就选了一个最新的ffmpeg n5.1.2版本，和3、4版本api变化还是挺大的；
- 这是一个libavcodec API示例；
- 这里主要是研究FFmpeg官方示例产生的一个程序，官方示例可以看Examples；
- 由于官方示例有一些小问题，编译没通过，并且是通过命令行执行，不方便，这里通过修改为使用Qt实现这个音频解码为PCM文件的示例。
开发环境说明
2、实现效果
- 将.mp3文件解码转换为.pcm文件；（PCM数据时最原始的音频数据）；
- 使用Qt重新实现，方便操作，便于使用；
- 解决官方示例中解码失败程序会终止问题 ；
- 关键步骤加上详细注释，比官方示例更便于学习。
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实现效果如下：
3、主要代码
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啥也不说了，直接上代码，一切有注释
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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; // 解码器上下文 const AVCodec* m_codec = nullptr; // 音频解码器 AVPacket* m_packet = nullptr; // 未解码的原始数据 AVFrame* m_frame = nullptr; // 解码后的数据帧 }; #endif // WIDGET_H -
widget.cpp文件
#include "widget.h" #include "ui_widget.h" #include <qfiledialog.h> #include <QDebug> #include <qthread.h> #include <qtimer.h> extern "C" { // 用C规则编译指定的代码 #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的音频解码示例（mp3转pcm） V%1").arg(APP_VERSION)); } Widget::~Widget() { delete ui; } /** * @brief 自定义非阻塞延时 * @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 显示ffmpeg函数调用异常信息 * @param err */ void Widget::showError(int err) { static char m_error[1024]; memset(m_error, 0, sizeof (m_error)); // 将数组置零 av_strerror(err, m_error, sizeof (m_error)); showLog(QString("Error：%1 %2").arg(err).arg(m_error)); } /** * @brief 获取输入文件路径 */ void Widget::on_but_in_clicked() { QString strName = QFileDialog::getOpenFileName(this, "选择用于解码的.mp3音频文件~！", "/", "音频 (*.mp3);"); if(strName.isEmpty()) { return; } ui->line_fileIn->setText(strName); } /** * @brief 获取解码后的原始音频文件保存路径 */ void Widget::on_but_out_clicked() { QString strName = QFileDialog::getSaveFileName(this, "解码后数据保存到~！", "/", "原始音频 (*.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); // 释放编解码器上下文和与之相关的所有内容，并将NULL写入提供的指针。 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：判断大小端 } } return QString(); } /** * @brief 开始解码 * @return */ int Widget::initDecode() { QString strIn = ui->line_fileIn->text(); QString strOut = ui->line_fileOut->text(); if(strIn.isEmpty() || strOut.isEmpty()) { return AVERROR(ENOENT); // 返回文件不存在的错误码 } m_packet = av_packet_alloc(); // 创建一个AVPacket if(!m_packet) { return AVERROR(ENOMEM); // 返回无法分配内存的错误码 } m_frame = av_frame_alloc(); // 创建一个AVFrame if(!m_frame) { return AVERROR(ENOMEM); // 返回无法分配内存的错误码 } // 通过ID查询MPEG音频解码器 m_codec = avcodec_find_decoder(AV_CODEC_ID_MP2); if(!m_codec) { return AVERROR(ENXIO); // 找不到解码器 } m_parserContex = av_parser_init(m_codec->id); if(!m_parserContex) { return AVERROR(ENOMEM); // 解析器初始化失败 } m_context = avcodec_alloc_context3(m_codec); // 分配AVCodecContext并将其字段设置为默认值 if(!m_context) { return AVERROR(ENOMEM); // 解码器上下文创建失败 } // 使用给定的AVCodec初始化AVCodecContext。 int ret = avcodec_open2(m_context, m_codec, nullptr); if(ret < 0) { return ret; } // 打开输入文件 QFile fileIn(strIn); if(!fileIn.open(QIODevice::ReadOnly)) { return AVERROR(ENOENT); } // 打开输出文件 QFile fileOut(strOut); if(!fileOut.open(QIODevice::WriteOnly)) { return AVERROR(ENOENT); } showLog("开始解码！"); msleep(1); QByteArray buf = fileIn.readAll(); // 读取所有数据 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); // 解析数据包 ret = av_parser_parse2(m_parserContex, m_context, &m_packet->data, &m_packet->size, reinterpret_cast<const uchar*>(inbuf), // 这里不能直接使用buf.data(),否则会出现[mp2 @ 000001c8dbd40b00] Multiple frames in a packet. len, AV_NOPTS_VALUE, AV_NOPTS_VALUE, 0); if(ret < 0) { break; } buf.remove(0, ret); // 移除已解析的数据 if(m_packet->size) { ret = decode(fileOut); if(ret < 0) { // return ret; } } } m_packet->data = nullptr; m_packet->size = 0; decode(fileOut); // 需要传入空的数据帧才可以将解码器中所有数据读取出来 enum AVSampleFormat sfmt = m_context->sample_fmt; // 检查样本格式是否为平面 if(av_sample_fmt_is_planar(sfmt)) { const char* name = av_get_sample_fmt_name(sfmt); // 获取音频样本格式名称 showLog(QString("警告：解码器生成的样本格式是平面格式（%1）。此示例将仅输出第一个通道。").arg(name)); sfmt = av_get_packed_sample_fmt(sfmt); // 获取样本格式的替代格式 } // 音频通道数 #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("使用下列命令播放输出音频文件！\n" "ffplay -f %1 -ac %2 -ar %3 %4\n") .arg(strFmt).arg(channels) .arg(m_context->sample_rate).arg(strOut)); } return 0; } /** * @brief 解码并写入文件 * @param fileOut * @return */ int Widget::decode(QFile &fileOut) { // 将包含压缩数据的数据包发送到解码器 int ret = avcodec_send_packet(m_context, m_packet); // 注意：官方Demo中这里如果返回值<0则终止程序，由于数据中有mp3文件头，所以一开始会有返回值<0的情况 // 读取所有输出帧（通常可以有任意数量的输出帧 while (ret >= 0) { // 读取解码后的数据帧 int ret = avcodec_receive_frame(m_context, m_frame); if(ret == AVERROR(EAGAIN) // 资源暂时不可用 || ret == AVERROR_EOF) // 文件末尾 { return 0; } else if(ret < 0) { return ret; } // 返回每个样本的字节数。例如格式为AV_SAMPLE_FMT_U8，则字节数为1字节 int size = av_get_bytes_per_sample(m_context->sample_fmt); // 返回值不会小于0 for(int i = 0; i < m_frame->nb_samples; ++i) // 音频样本数（采样率） { #if FF_API_OLD_CHANNEL_LAYOUT for(int j = 0; j < m_context->channels; ++j) // 5.1.2以后版本会弃用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; }
