FFmpeg在libavcodec模块提供编解码能力，使用流程：寻找编解码器、分配编解码器上下文、打开编解码器、编码成AVPacket/解码成AVFrame、关闭编解码器。本文以avcodec_open()打开编解码器为主，对编解码整体流程进行分析。
一、寻找编解码器 寻找解码器的函数位于libavcodec/allcodecs.c。可以通过avcodec_find_encoder()根据AVCodecID寻找编码器，也可以通过avcodec_find_encoder_by_name()根据名称进行查找。同样地，可以使用avcodec_find_decoder()和avcodec_find_decoder_by_name()来寻找解码器。具体查找流程可参考：FFmpeg源码分析——寻找编解码器。
二、分配编解码器上下文 寻找到编解码器后，使用AVCodec分配编解码器上下文，代码位于libavcodec/options.c。首先使用av_malloc()来分配内存，然后调用init_context_defaults()初始化默认参数，代码如下：

AVCodecContext *avcodec_alloc_context3(const AVCodec *codec) { AVCodecContext *avctx= av_malloc(sizeof(AVCodecContext)); if (!avctx) return NULL; if (init_context_defaults(avctx, codec) < 0) { av_free(avctx); return NULL; }return avctx; }

三、打开编解码器 1、avcodec_open
在分配好编解码器上下文后，使用AVCodecContext来打开编解码器。其函数声明位于libavcodec/avcodec.h：

/** * Initialize the AVCodecContext to use the given AVCodec. Prior to using this * function the context has to be allocated with avcodec_alloc_context3(). * * The functions avcodec_find_decoder_by_name(), avcodec_find_encoder_by_name(), * avcodec_find_decoder() and avcodec_find_encoder() provide an easy way for * retrieving a codec. * * @warning This function is not thread safe! * * @note Always call this function before using decoding routines (such as * @ref avcodec_receive_frame()). * * @code * av_dict_set(&opts, "b", "2.5M", 0); * codec = avcodec_find_decoder(AV_CODEC_ID_H264); * if (!codec) *exit(1); * * context = avcodec_alloc_context3(codec); * * if (avcodec_open2(context, codec, opts) < 0) *exit(1); * @endcode * * @param avctx The context to initialize. * @param codec The codec to open this context for. * @param options A dictionary filled with AVCodecContext and codec-private options. * * @return zero on success, a negative value on error */ int avcodec_open2(AVCodecContext *avctx, const AVCodec *codec, AVDictionary **options);

由描述可知，该函数不是线程安全，在执行编解码操作之前调用该函数。 函数实现位于libavcodec/avcodec.c，代码如下：

int avcodec_open2(AVCodecContext *avctx, const AVCodec *codec, AVDictionary **options) { int ret = 0; int codec_init_ok = 0; AVDictionary *tmp = NULL; AVCodecInternal *avci; // 检查codec是否已经打开 if (avcodec_is_open(avctx)) return 0; // 检查codec是否有效 if (!codec && !avctx->codec) { return AVERROR(EINVAL); } if (codec && avctx->codec && codec != avctx->codec) { return AVERROR(EINVAL); } if (!codec) codec = avctx->codec; if (avctx->extradata_size < 0 || avctx->extradata_size >= FF_MAX_EXTRADATA_SIZE) return AVERROR(EINVAL); // 拷贝options参数集合 if (options) av_dict_copy(&tmp, *options, 0); lock_avcodec(codec); // 分配AVCodecInternal内存 avci = av_mallocz(sizeof(*avci)); if (!avci) { ret = AVERROR(ENOMEM); goto end; } // 分配frame、packet、fifo内存 avctx->internal= avci; avci->buffer_frame= av_frame_alloc(); avci->buffer_pkt= av_packet_alloc(); avci->es.in_frame= av_frame_alloc(); avci->ds.in_pkt= av_packet_alloc(); avci->last_pkt_props = av_packet_alloc(); avci->pkt_props= av_fifo_alloc(sizeof(*avci->last_pkt_props)); if (!avci->buffer_frame || !avci->buffer_pkt|| !avci->es.in_frame|| !avci->ds.in_pkt|| !avci->last_pkt_props || !avci->pkt_props) { ret = AVERROR(ENOMEM); goto free_and_end; } avci->skip_samples_multiplier = 1; if (codec->priv_data_size > 0) { if (!avctx->priv_data) { avctx->priv_data = https://www.it610.com/article/av_mallocz(codec->priv_data_size); if (!avctx->priv_data) { ret = AVERROR(ENOMEM); goto free_and_end; } if (codec->priv_class) { *(const AVClass **)avctx->priv_data = https://www.it610.com/article/codec->priv_class; av_opt_set_defaults(avctx->priv_data); } } if (codec->priv_class && (ret = av_opt_set_dict(avctx->priv_data, &tmp)) < 0) goto free_and_end; } else { avctx->priv_data = https://www.it610.com/article/NULL; } if ((ret = av_opt_set_dict(avctx, &tmp)) < 0) goto free_and_end; if (avctx->codec_whitelist && av_match_list(codec->name, avctx->codec_whitelist, ',') <= 0) { ret = AVERROR(EINVAL); goto free_and_end; } if (!(avctx->coded_width && avctx->coded_height && avctx->width && avctx->height && (avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_H264 || avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_VP6F || avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_DXV))) { if (avctx->coded_width && avctx->coded_height) ret = ff_set_dimensions(avctx, avctx->coded_width, avctx->coded_height); else if (avctx->width && avctx->height) ret = ff_set_dimensions(avctx, avctx->width, avctx->height); if (ret < 0) goto free_and_end; } // 检查查视频宽高 if ((avctx->coded_width || avctx->coded_height || avctx->width || avctx->height) && (av_image_check_size2(avctx->coded_width, avctx->coded_height, avctx->max_pixels, AV_PIX_FMT_NONE, 0, avctx) < 0 || av_image_check_size2(avctx->width, avctx->height, avctx->max_pixels, AV_PIX_FMT_NONE, 0, avctx) < 0)) { ff_set_dimensions(avctx, 0, 0); } // 检查视频宽高比 if (avctx->width > 0 && avctx->height > 0) { if (av_image_check_sar(avctx->width, avctx->height, avctx->sample_aspect_ratio) < 0) { avctx->sample_aspect_ratio = (AVRational){ 0, 1 }; } } // 检查音频声道 if (avctx->channels > FF_SANE_NB_CHANNELS || avctx->channels < 0) { ret = AVERROR(EINVAL); goto free_and_end; } // 如果是音频解码器，检查声道数 if (av_codec_is_decoder(codec) && codec->type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO && !(codec->capabilities & AV_CODEC_CAP_CHANNEL_CONF) && avctx->channels == 0) { ret = AVERROR(EINVAL); goto free_and_end; } // 检查音频采样率 if (avctx->sample_rate < 0) { ret = AVERROR(EINVAL); goto free_and_end; } // 检查块对齐 if (avctx->block_align < 0) { ret = AVERROR(EINVAL); goto free_and_end; } avctx->codec = codec; if ((avctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_UNKNOWN || avctx->codec_type == codec->type) && avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_NONE) { avctx->codec_type = codec->type; avctx->codec_id= codec->id; } // 检查codec_id和codec_type if (avctx->codec_id != codec->id || (avctx->codec_type != codec->type && avctx->codec_type != AVMEDIA_TYPE_ATTACHMENT)) { ret = AVERROR(EINVAL); goto free_and_end; } avctx->frame_number = 0; avctx->codec_descriptor = avcodec_descriptor_get(avctx->codec_id); // 检查codec能力集，codec是否属于实验性的 if ((avctx->codec->capabilities & AV_CODEC_CAP_EXPERIMENTAL) && avctx->strict_std_compliance > FF_COMPLIANCE_EXPERIMENTAL) { const char *codec_string = av_codec_is_encoder(codec) ? "encoder" : "decoder"; const AVCodec *codec2; codec2 = av_codec_is_encoder(codec) ? avcodec_find_encoder(codec->id) : avcodec_find_decoder(codec->id); if (!(codec2->capabilities & AV_CODEC_CAP_EXPERIMENTAL)) ret = AVERROR_EXPERIMENTAL; goto free_and_end; } // 检查音频时间基 if (avctx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO && (!avctx->time_base.num || !avctx->time_base.den)) { avctx->time_base.num = 1; avctx->time_base.den = avctx->sample_rate; }if (av_codec_is_encoder(avctx->codec)) ret = ff_encode_preinit(avctx); else ret = ff_decode_preinit(avctx); if (ret < 0) goto free_and_end; // 初始化编码器线程 if (CONFIG_FRAME_THREAD_ENCODER && av_codec_is_encoder(avctx->codec)) { unlock_avcodec(codec); ret = ff_frame_thread_encoder_init(avctx, options ? *options : NULL); lock_avcodec(codec); if (ret < 0) goto free_and_end; } if (HAVE_THREADS && !(avci->frame_thread_encoder && (avctx->active_thread_type&FF_THREAD_FRAME))) { ret = ff_thread_init(avctx); if (ret < 0) { goto free_and_end; } } if (!HAVE_THREADS && !(codec->caps_internal & FF_CODEC_CAP_AUTO_THREADS)) avctx->thread_count = 1; if (avctx->codec->init && (!(avctx->active_thread_type&FF_THREAD_FRAME) || avci->frame_thread_encoder)) { ret = avctx->codec->init(avctx); if (ret < 0) { codec_init_ok = -1; goto free_and_end; } codec_init_ok = 1; }ret=0; // 如果是解码器 if (av_codec_is_decoder(avctx->codec)) { // 检查码率 if (!avctx->bit_rate) avctx->bit_rate = get_bit_rate(avctx); // 检查音频声道布局 if (avctx->channel_layout) { int channels = av_get_channel_layout_nb_channels(avctx->channel_layout); if (!avctx->channels) avctx->channels = channels; else if (channels != avctx->channels) { char buf[512]; av_get_channel_layout_string(buf, sizeof(buf), -1, avctx->channel_layout); avctx->channel_layout = 0; } } if (avctx->channels && avctx->channels < 0 || avctx->channels > FF_SANE_NB_CHANNELS) { ret = AVERROR(EINVAL); goto free_and_end; } // 检查每个sample的位数 if (avctx->bits_per_coded_sample < 0) { ret = AVERROR(EINVAL); goto free_and_end; } if (avctx->sub_charenc) { if (avctx->codec_type != AVMEDIA_TYPE_SUBTITLE) { ret = AVERROR(EINVAL); goto free_and_end; } else if (avctx->codec_descriptor->props & AV_CODEC_PROP_BITMAP_SUB) { avctx->sub_charenc_mode = FF_SUB_CHARENC_MODE_DO_NOTHING; } else { if (avctx->sub_charenc_mode == FF_SUB_CHARENC_MODE_AUTOMATIC) avctx->sub_charenc_mode = FF_SUB_CHARENC_MODE_PRE_DECODER; if (avctx->sub_charenc_mode == FF_SUB_CHARENC_MODE_PRE_DECODER) { ret = AVERROR(ENOSYS); goto free_and_end; } } } } if (codec->priv_data_size > 0 && avctx->priv_data && codec->priv_class) { av_assert0(*(const AVClass **)avctx->priv_data =https://www.it610.com/article/= codec->priv_class); }end: unlock_avcodec(codec); if (options) { av_dict_free(options); *options = tmp; }return ret; free_and_end: if (avctx->codec && avctx->codec->close && (codec_init_ok > 0 || (codec_init_ok < 0 && avctx->codec->caps_internal & FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP))) avctx->codec->close(avctx); if (HAVE_THREADS && avci->thread_ctx) ff_thread_free(avctx); if (codec->priv_class && avctx->priv_data) av_opt_free(avctx->priv_data); av_opt_free(avctx); if (av_codec_is_encoder(avctx->codec)) { av_freep(&avctx->extradata); avctx->extradata_size = 0; } av_dict_free(&tmp); av_freep(&avctx->priv_data); av_freep(&avctx->subtitle_header); av_frame_free(&avci->buffer_frame); av_packet_free(&avci->buffer_pkt); av_packet_free(&avci->last_pkt_props); av_fifo_freep(&avci->pkt_props); av_packet_free(&avci->ds.in_pkt); av_frame_free(&avci->es.in_frame); av_bsf_free(&avci->bsf); av_buffer_unref(&avci->pool); av_freep(&avci); avctx->internal = NULL; avctx->codec = NULL; goto end; }

由源码可知，avcodec_open()主要是分配各种内存，然后进行各种参数检查，包括：视频宽高、音频采样率、声道数、声道布局、时间基、codec能力集等等。
2、avcodec_parameters_from_context
【音视频开发|FFmpeg源码分析（avcodec_open()打开编解码器）】由于AVCodecContext已经被标记为过时，建议使用AVCodecParameters代替。在avcodec_par.c提供avcodec_parameters_from_context()把AVCodecContext参数拷贝到AVCodecParameters中。相反，如果需要把AVCodecParameters参数拷贝到AVCodecContext中，则调用avcodec_parameters_to_context()。
四、音视频编解码 在FFmpeg3.4版本，旧的编解码API已经标记为过时，新版改为异步方式。我们对新旧版本API进行介绍：
1、编码
旧版的视频编码API为avcodec_encode_video2()，音频编码API为avcodec_encode_audio2()。而新版本API统一为avcodec_send_frame/avcodec_receive_packet。
2、解码
旧版的视频编码API为avcodec_decode_video2()，音频编码API为avcodec_decode_audio4()。而新版本API统一为avcodec_send_packet/avcodec_receive_frame。
五、关闭编解码器 1、avcodec_close
avcodec_close()函数用于关闭编解码器。函数声明位于libavcodec/avcodec.h，声明如下：

/** * Close a given AVCodecContext and free all the data associated with it * (but not the AVCodecContext itself). * * @note Do not use this function. Use avcodec_free_context() to destroy a * codec context (either open or closed). */ int avcodec_close(AVCodecContext *avctx);

由描述可知，该函数用于关闭给定的编解码器上下文，以及关联的数据，但不包括AVCodecContext本身。代码如下：

int avcodec_close(AVCodecContext *avctx) { int i; if (!avctx) return 0; if (avcodec_is_open(avctx)) { // 退出线程 if (CONFIG_FRAME_THREAD_ENCODER && avctx->internal->frame_thread_encoder && avctx->thread_count > 1) { ff_frame_thread_encoder_free(avctx); } if (HAVE_THREADS && avctx->internal->thread_ctx) ff_thread_free(avctx); if (avctx->codec && avctx->codec->close) avctx->codec->close(avctx); avctx->internal->byte_buffer_size = 0; av_freep(&avctx->internal->byte_buffer); av_frame_free(&avctx->internal->buffer_frame); av_packet_free(&avctx->internal->buffer_pkt); av_packet_unref(avctx->internal->last_pkt_props); // 清空fifo队列 while (av_fifo_size(avctx->internal->pkt_props) >= sizeof(*avctx->internal->last_pkt_props)) { av_fifo_generic_read(avctx->internal->pkt_props, avctx->internal->last_pkt_props, sizeof(*avctx->internal->last_pkt_props), NULL); av_packet_unref(avctx->internal->last_pkt_props); } av_packet_free(&avctx->internal->last_pkt_props); av_fifo_freep(&avctx->internal->pkt_props); av_packet_free(&avctx->internal->ds.in_pkt); av_frame_free(&avctx->internal->es.in_frame); av_buffer_unref(&avctx->internal->pool); // 硬件加速反初始化 if (avctx->hwaccel && avctx->hwaccel->uninit) avctx->hwaccel->uninit(avctx); av_freep(&avctx->internal->hwaccel_priv_data); // 释放bitstream filter资源 av_bsf_free(&avctx->internal->bsf); av_freep(&avctx->internal); }for (i = 0; i < avctx->nb_coded_side_data; i++) av_freep(&avctx->coded_side_data[i].data); av_freep(&avctx->coded_side_data); avctx->nb_coded_side_data = https://www.it610.com/article/0; av_buffer_unref(&avctx->hw_frames_ctx); av_buffer_unref(&avctx->hw_device_ctx); if (avctx->priv_data && avctx->codec && avctx->codec->priv_class) av_opt_free(avctx->priv_data); av_opt_free(avctx); av_freep(&avctx->priv_data); if (av_codec_is_encoder(avctx->codec)) { av_freep(&avctx->extradata); } avctx->codec = NULL; avctx->active_thread_type = 0; return 0; }

2、avcodec_free_context
avcodec_free_context()函数用于释放AVCodecContext上下文，与上面的分配上下文avcodec_alloc_context3()相对应。同样位于options.c，首先调用avcodec_close()函数来关闭编解码器，最终释放AVCodecContext结构体，具体代码如下：

void avcodec_free_context(AVCodecContext **pavctx) { AVCodecContext *avctx = *pavctx; if (!avctx) return; // 调用avcodec_close关闭编解码器 avcodec_close(avctx); av_freep(&avctx->extradata); av_freep(&avctx->subtitle_header); av_freep(&avctx->intra_matrix); av_freep(&avctx->inter_matrix); av_freep(&avctx->rc_override); // 释放AVCodecContext结构体 av_freep(pavctx); }

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