FFplay源码分析-stream_component_open - 弦外之音

本系列 以 ffmpeg4.2 源码为准，下载地址：链接：百度网盘 提取码：g3k8

FFplay 源码分析系列以一条简单的命令开始，ffplay -i a.mp4。a.mp4下载链接：百度网盘，提取码：nl0s 。

上一篇文章已经讲解完了 stream_component_open() 的逻辑，这篇文章主要讲解 audio_thread()，音频解码线程的内部逻辑。

因为解码线程里面涉及到了 struct Decoder，PacketQueue，FrameQueue的操作，所以必须先简单介绍一下这些数据结构的关系。

struct Decoder

• AVPacket pkt; 缓存包，在 avcodec_send_packet() 返回 AVERROR(EAGAIN) 的时候用的，因为AVPacket已经从队列里面拿出来了，如果send给解码器的时候失败了，就需要把拿出来的AVPacket放到 Decoder::pkt 里面，要不AVPacket就会丢失，同时 packet_pending 置为 1，下次优先取Decoder::pkt 来 send给解码器。请看代码。

ffplay.c 668 ~ 672行
if (avcodec_send_packet(d->avctx, &pkt) == AVERROR(EAGAIN)) {
	av_log(d->avctx, AV_LOG_ERROR, "Receive_frame and send_packet both returned EAGAIN, which is an API violation.\n");
	d->packet_pending = 1; //注意这行代码。
	av_packet_move_ref(&d->pkt, &pkt); //注意这行代码。
}
ffplay.c 637 ~ 647行
do {
    if (d->queue->nb_packets == 0)
       SDL_CondSignal(d->empty_queue_cond);
    if (d->packet_pending) { //注意这行代码。
       av_packet_move_ref(&pkt, &d->pkt);
       d->packet_pending = 0;
    } else {
       if (packet_queue_get(d->queue, &pkt, 1, &d->pkt_serial) < 0)
          return -1;
    }
} while (d->queue->serial != d->pkt_serial);

• PacketQueue *queue; 队列。
• AVCodecContext *avctx; 解码器上下文
• int pkt_serial; 解码器包序列，这个变量是每次从队列里面取出一个 MyAVPacketList，都会把 pkt_serial 设置为 MyAVPacketList::serial，可以理解为，这个变量是最后一个发送给解码器的 packet 的序列号。
• int finished; 解码器是否已经没有 AVFrame可以输出。在 avcodec_receive_frame() 返回 AVERROR_EOF 的时候，finished 会设置为 pkt_serial，就是设置为最后一个packet的序列号。
• int packet_pending; 在 avcodec_send_packet() 返回 AVERROR(EAGAIN) 的时候用的
• SDL_cond *empty_queue_cond; empty_queue_cond 条件变量其实等于 continue_read_thread，请看下面代码。上一篇文章分析 read_thread() 的时候，read_thread() 在某些情况下会休眠10ms，例如队列满了或超过最小缓存size，会休眠10ms，如果在5ms的时候，队列已经被消耗完了，没有frame可以播放了，那就需要尽快唤醒read_thread() 线程，这个 empty_queue_cond 条件变量就是用来唤醒 read_thread 线程的。

//read_thread 休眠 10ms
SDL_CondWaitTimeout(is->continue_read_thread, wait_mutex, 10);
//注意最后一个参数,continue_read_thread 赋值给 empty_queue_cond 
decoder_init(&is->auddec, avctx, &is->audioq, is->continue_read_thread);
decoder_init(&is->viddec, avctx, &is->videoq, is->continue_read_thread);

• int64_t start_pts; 这个字段只用于音频流，在本文命令里面，这个字段的值一直是 AV_NOPTS_VALUE，不清楚在音频流什么场景下使用。
• AVRational start_pts_tb; 时间基。
• int64_t next_pts; 这个字段也是只用于音频流了。从 avcodec_receive_frame() 解码器取到的AVFrame 的pts如果有问题，就会用next_pts代替。next_pts的计算方式是上一帧的pts + 上一帧的样本数。如下代码所示：

ret = avcodec_receive_frame(d->avctx, frame);
if (ret >= 0) {
	AVRational tb = (AVRational){1, frame->sample_rate};
	if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
		frame->pts = av_rescale_q(frame->pts, d->avctx->pkt_timebase, tb);
	else if (d->next_pts != AV_NOPTS_VALUE) //注意这行代码
		frame->pts = av_rescale_q(d->next_pts, d->next_pts_tb, tb);
	if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE) {
		d->next_pts = frame->pts + frame->nb_samples;
		d->next_pts_tb = tb;
	}
}

• AVRational next_pts_tb; 时间基
• SDL_Thread *decoder_tid; 解码线程 id。

struct PacketQueue

• MyAVPacketList *first_pkt, *last_pkt; 队列的头尾
• int nb_packets; 队列的包数量
• int size; 队列缓存的数据size
• int64_t duration; 队列缓存的duration，通过AVPacket->duration 累加得到。
• int abort_request; 停止解码线程，解码线程代码有好几个地方判断 abort_request 是否为1， stream_component_close() 里面会把这个字段置为1。
• int serial; 队列的序列号，队列的serial跟 MyAVPacketList 的serial 可以不一样的。跟队列serial不一样的 MyAVPacketList 就是旧的，解码的时候会丢弃旧的MyAVPacketList。
• SDL_mutex *mutex; 互斥锁，主要用于修改队列的时候加锁。
• SDL_cond *cond; 条件变量，用于解码线程跟 read_thread 线程通信。当解码线程没有packet可以读的时候，就会 wait cond 阻塞，等待，然后 read_thread 读取到packet丢进去队列之后，就会signal cond 唤醒解码线程继续解码。

预备工作，数据结构已经讲完了，下面正式开始讲解 audio_thread() 解码线程里面的逻辑。

static int audio_thread(void *arg)
{
    VideoState *is = arg;
    AVFrame *frame = av_frame_alloc();
    ...省略代码..
    do {
        if ((got_frame = decoder_decode_frame(&is->auddec, frame, NULL)) < 0)
            goto the_end;
        ...省略代码...
    } while (ret >= 0 || ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF);
}

从上面的代码可以看到 audio_thread() 一开始就进入一个 do() while{} 的循环。在这个循环里面会不断的拿 PacketQueue 的数据，传给解码器，解出 AVFrame，然后把 AVFrame 过一遍filter，本文命令filter是空，然后再把 frame 插入 FrameQueue 队列，让播放线程取拿frame播放。

里面比较重要的一个函数是 decoder_decode_frame()，这是一个阻塞函数，它内部会不断循环等待，直到读出一个AVFrame。

重点知识：

decoder_decode_frame()返回的 got_frame 的有几个值？。

• 返回 1，获取到 AVFrame了。
• 返回 0 ，文件已经读取完毕，并且也解码完毕，没有AVFrame返回。
• 返回 -1，流关闭了，abort_request 变成了 1了，got_frame 就会是 -1。

下面分析获取到 AVFrame 之后的逻辑。

获取到 AVFrame 之后，ffplay 会对 AVFrame的采样率，格式做一次校验，这里又有一次校验，ffplay真是严谨。主要校验什么呢？校验stream容器层的采样率，格式，是不是跟 AVFrame 的数据是一致的？应该是ffpaly担心，有些音频流，虽然容器层的采样率字段是48000，但实际解码出来的AVFrame 却是 44100。校验如果不一致，就会 调 configure_audio_filters() 重新初始filter。

校验代码如下：

reconfigure =
             cmp_audio_fmts(is->audio_filter_src.fmt, is->audio_filter_src.channels,frame->format, frame->channels) ||
             is->audio_filter_src.channel_layout != dec_channel_layout ||
             is->audio_filter_src.freq           != frame->sample_rate ||
             is->auddec.pkt_serial               != last_serial;

is->audio_filter_src 的值是从解码器 avctx 里面来的，请看下图。

ffpaly.c 2639 行
is->audio_filter_src.freq           = avctx->sample_rate;
is->audio_filter_src.channels       = avctx->channels;
is->audio_filter_src.channel_layout = get_valid_channel_layout(avctx->channel_layout, avctx->channels);
is->audio_filter_src.fmt            = avctx->sample_fmt;

解码器 avctx 的采样率又是从容器层来的，请看以下代码：

ffpaly.c 2581 行
ret = avcodec_parameters_to_context(avctx, ic->streams[stream_index]->codecpar);

校验完采样率之后，就是调 av_buffersrc_add_frame() 把 AVFrame 往 filter 里面送了，然后 循环 调 av_buffersink_get_frame_flags()，不断收割经过filter的AVFrame。然后调 frame_queue_push() 插入 FrameQueue 队列，让播放线程取。

ffplay 源码分析，audio_thread() 解码线程分析完毕。

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