ffmpeg源码分析3-init_input
本文参考雷神博文整理：https://blog.csdn.net/leixiaohua1020。
init_input它的主要工作就是打开输入的视频数据并且探测视频的格式。该函数的定义位于libavformat\utils.c，整体调用结构如下（注：目前分析的版本是4.0.2，图中函数调用名称可能跟旧版本不对应）。
1425470637_9894.jpg
init_input()
/* Open input file and probe the format if necessary. */
static int init_input(AVFormatContext *s, const char *filename,
AVDictionary **options)
{
int ret;
AVProbeData pd = { filename, NULL, 0 };
int score = AVPROBE_SCORE_RETRY;
//当使用了自定义的AVIOContext的时候（AVFormatContext中的AVIOContext不为空，即
//s->pb!=NULL），如果指定了AVInputFormat就直接返回，如果没有指定就
//调用av_probe_input_buffer2()推测AVInputFormat。这一情况出现的不算很多，但是当我们
//从内存中读取数据的时候（需要初始化自定义的AVIOContext），就会执行这一步骤。
if (s->pb) {
s->flags |= AVFMT_FLAG_CUSTOM_IO;
if (!s->iformat)
return av_probe_input_buffer2(s->pb, &s->iformat, filename,
s, 0, s->format_probesize);
else if (s->iformat->flags & AVFMT_NOFILE)
av_log(s, AV_LOG_WARNING, "Custom AVIOContext makes no sense and "
"will be ignored with AVFMT_NOFILE format.\n");
return 0;
}
//在更一般的情况下，如果已经指定了AVInputFormat，就直接返回；如果没有
//指定AVInputFormat，就调用av_probe_input_format(NULL,…)根据文件路径判断文件格式。
//这里特意把av_probe_input_format()的第1个参数写成“NULL”，是为了强调这个时候实际上
//并没有给函数提供输入数据，此时仅仅通过文件路径推测AVInputFormat。
if ((s->iformat && s->iformat->flags & AVFMT_NOFILE) ||
(!s->iformat && (s->iformat = av_probe_input_format2(&pd, 0, &score))))
return score;
//如果发现通过文件路径判断不出来文件格式，那么就需要打开文件探测文件格式了，这个
//时候会首先调用io_open打开文件，io_open在avformat_alloc_context()----->avformat_get_context_defaults(ic)----->s->io_open = io_open_default赋值。
//然后调用av_probe_input_buffer2()推测AVInputFormat。
if ((ret = s->io_open(s, &s->pb, filename, AVIO_FLAG_READ | s->avio_flags, options)) < 0)
return ret;
if (s->iformat)
return 0;
return av_probe_input_buffer2(s->pb, &s->iformat, filename,
s, 0, s->format_probesize);
}
下面分析一下av_probe_input_format2()，s->io_open()，av_probe_input_buffer2()这几个函数
av_probe_input_format2()
AVInputFormat *av_probe_input_format2(AVProbeData *pd, int is_opened, int *score_max)
{
int score_ret;
AVInputFormat *fmt = av_probe_input_format3(pd, is_opened, &score_ret);
if (score_ret > *score_max) {
*score_max = score_ret;
return fmt;
} else
return NULL;
}
该函数用于根据输入数据查找合适的AVInputFormat。参数含义如下所示：
pd：存储输入数据信息的AVProbeData结构体。
is_opened：文件是否打开。
score_max：判决AVInputFormat的门限值。只有某格式判决分数大于该门限值的时候，函数才会返回该封装格式，否则返回NULL。
该函数中涉及到一个结构体AVProbeData，用于存储输入文件的一些信息，它的定义如下所示。
/**
* This structure contains the data a format has to probe a file.
*/
typedef struct AVProbeData {
const char *filename;
unsigned char *buf; /**< Buffer must have AVPROBE_PADDING_SIZE of extra allocated bytes filled with zero. */
int buf_size; /**< Size of buf except extra allocated bytes */
const char *mime_type; /**< mime_type, when known. */
} AVProbeData;
av_probe_input_format3()
av_probe_input_format3()是一个API函数，声明位于libavformat\avformat.h，如下所示。
/**
* Guess the file format.
*
* @param is_opened Whether the file is already opened; determines whether
* demuxers with or without AVFMT_NOFILE are probed.
* @param score_ret The score of the best detection.
*/
AVInputFormat *av_probe_input_format3(AVProbeData *pd, int is_opened, int *score_ret);
从函数声明中可以看出，av_probe_input_format3()和av_probe_input_format2()的区别是函数的第3个参数不同：av_probe_input_format2()是一个分数的门限值，而av_probe_input_format3()是一个探测后的最匹配的格式的分数值。
AVInputFormat *av_probe_input_format3(AVProbeData *pd, int is_opened,
int *score_ret)
{
AVProbeData lpd = *pd;
const AVInputFormat *fmt1 = NULL;
AVInputFormat *fmt = NULL;
int score, score_max = 0;
void *i = 0;
const static uint8_t zerobuffer[AVPROBE_PADDING_SIZE];
enum nodat {
NO_ID3,
ID3_ALMOST_GREATER_PROBE,
ID3_GREATER_PROBE,
ID3_GREATER_MAX_PROBE,
} nodat = NO_ID3;
if (!lpd.buf)
lpd.buf = (unsigned char *) zerobuffer;
//id3相关的，这里先不管。MP3文件才有的
if (lpd.buf_size > 10 && ff_id3v2_match(lpd.buf, ID3v2_DEFAULT_MAGIC)) {
int id3len = ff_id3v2_tag_len(lpd.buf);
if (lpd.buf_size > id3len + 16) {
if (lpd.buf_size < 2LL*id3len + 16)
nodat = ID3_ALMOST_GREATER_PROBE;
lpd.buf += id3len;
lpd.buf_size -= id3len;
} else if (id3len >= PROBE_BUF_MAX) {
nodat = ID3_GREATER_MAX_PROBE;
} else
nodat = ID3_GREATER_PROBE;
}
while ((fmt1 = av_demuxer_iterate(&i))) {
if (!is_opened == !(fmt1->flags & AVFMT_NOFILE) && strcmp(fmt1->name, "image2"))
continue;
score = 0;
//如果AVInputFormat中包含read_probe()，就调用read_probe()函数获取匹配分数（这一方法
//如果结果匹配的话，一般会获得AVPROBE_SCORE_MAX的分值，即100分）
if (fmt1->read_probe) {
score = fmt1->read_probe(&lpd);
if (score)
av_log(NULL, AV_LOG_TRACE, "Probing %s score:%d size:%d\n", fmt1->name, score, lpd.buf_size);
if (fmt1->extensions && av_match_ext(lpd.filename, fmt1->extensions)) {
switch (nodat) {
case NO_ID3:
score = FFMAX(score, 1);
break;
case ID3_GREATER_PROBE:
case ID3_ALMOST_GREATER_PROBE:
score = FFMAX(score, AVPROBE_SCORE_EXTENSION / 2 - 1);
break;
case ID3_GREATER_MAX_PROBE:
score = FFMAX(score, AVPROBE_SCORE_EXTENSION);
break;
}
}
} else if (fmt1->extensions) {
//如果不包含该函数，就使用av_match_ext()函数比较输入媒体的扩展名和AVInputFormat的
//扩展名是否匹配，如果匹配的话，设定匹配分数
//为AVPROBE_SCORE_EXTENSION（AVPROBE_SCORE_EXTENSION取值为50，即50分）。
if (av_match_ext(lpd.filename, fmt1->extensions))
score = AVPROBE_SCORE_EXTENSION;
}
//使用av_match_name()比较输入媒体的mime_type和AVInputFormat的mime_type，如果匹配
//的话，设定匹配分数为AVPROBE_SCORE_MIME（AVPROBE_SCORE_MIME取值为75，
//即75分）
if (av_match_name(lpd.mime_type, fmt1->mime_type)) {
if (AVPROBE_SCORE_MIME > score) {
av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, "Probing %s score:%d increased to %d due to MIME type\n", fmt1->name, score, AVPROBE_SCORE_MIME);
score = AVPROBE_SCORE_MIME;
}
}
if (score > score_max) {
score_max = score;
fmt = (AVInputFormat*)fmt1;
} else if (score == score_max)
fmt = NULL;
}
if (nodat == ID3_GREATER_PROBE)
score_max = FFMIN(AVPROBE_SCORE_EXTENSION / 2 - 1, score_max);
*score_ret = score_max;
return fmt;
}
av_probe_input_format3()根据输入数据查找合适的AVInputFormat。输入的数据位于AVProbeData中。前文已经提到过，其中filename是文件路径， buf存储用于推测AVInputFormat的媒体数据，最后还有个mime_type保存媒体的类型。其中buf可以为空，但是其后面无论如何都需要填充AVPROBE_PADDING_SIZE个0（AVPROBE_PADDING_SIZE取值为32，即32个0）。
typedef struct AVProbeData {
const char *filename;
unsigned char *buf; /**< Buffer must have AVPROBE_PADDING_SIZE of extra allocated bytes filled with zero. */
int buf_size; /**< Size of buf except extra allocated bytes */
const char *mime_type; /**< mime_type, when known. */
} AVProbeData;
该函数最主要的部分是一个循环。该循环调用av_demuxer_iterate()遍历FFmpeg中所有的AVInputFormat，并根据以下规则确定AVInputFormat和输入媒体数据的匹配分数（score，反应匹配程度）
（1）如果AVInputFormat中包含read_probe()，就调用read_probe()函数获取匹配分数（这一方法如果结果匹配的话，一般会获得AVPROBE_SCORE_MAX的分值，即100分）。如果不包含该函数，就使用av_match_ext()函数比较输入媒体的扩展名和AVInputFormat的扩展名是否匹配，如果匹配的话，设定匹配分数为AVPROBE_SCORE_EXTENSION（AVPROBE_SCORE_EXTENSION取值为50，即50分）。
（2）使用av_match_name()比较输入媒体的mime_type和AVInputFormat的mime_type，如果匹配的话，设定匹配分数为AVPROBE_SCORE_MIME（AVPROBE_SCORE_MIME取值为75，即75分）。
（3）如果该AVInputFormat的匹配分数大于此前的最大匹配分数，则记录当前的匹配分数为最大匹配分数，并且记录当前的AVInputFormat为最佳匹配的AVInputFormat。
上述过程中涉及到以下几个知识点：
AVInputFormat->read_probe()
AVInputFormat中包含read_probe()是用于获得匹配函数的函数指针，不同的封装格式包含不同的实现函数。位于libavformat\目录下的flvdec.c，movdec.c等。
此函数作用一般是从文件中获取文件头的数据来匹配。例如文件头包含FLV或者MOOV这些这段表明是flv文件或者mov文件等。
av_match_ext()
int av_match_ext(const char *filename, const char *extensions)
{
const char *ext;
if (!filename)
return 0;
//该函数返回 str 中最后一次出现字符 c 的位置。如果未找到该值，则函数返回一个空指针。
//例如返回“.mov”
ext = strrchr(filename, '.');
//av_match_name用于比较两个格式的名称。简单地说就是比较字符串。注意该函数的字符串是
//不区分大小写的，字符都转换为小写进行比较。
if (ext)
return av_match_name(ext + 1, extensions);
return 0;
}
av_match_name()
int av_match_name(const char *name, const char *names)
{
const char *p;
int len, namelen;
if (!name || !names)
return 0;
//strlen()用来计算指定的字符串s 的长度，不包括结束字符"\0"
namelen = strlen(name);
while (*names) {
int negate = '-' == *names;
//查找字符串names中首次出现','字符的位置
p = strchr(names, ',');
if (!p)
p = names + strlen(names);
names += negate;
len = FFMAX(p - names, namelen);
//比较name跟names的len长度，先转成小写来比较，相等的话返回0
//整个函数return ！negate；
if (!av_strncasecmp(name, names, len) || !strncmp("ALL", names, FFMAX(3, p - names)))
return !negate;
names = p + (*p == ',');
}
return 0;
}
上述函数还有一点需要注意，其中使用了一个while()循环，用于搜索“,”。这是因为FFmpeg中有些格式是对应多种格式名称的，例如MKV格式的解复用器（Demuxer）的定义如下。
AVInputFormat ff_matroska_demuxer = {
.name = "matroska,webm",
.long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Matroska / WebM"),
.extensions = "mkv,mk3d,mka,mks",
.priv_data_size = sizeof(MatroskaDemuxContext),
.read_probe = matroska_probe,
.read_header = matroska_read_header,
.read_packet = matroska_read_packet,
.read_close = matroska_read_close,
.read_seek = matroska_read_seek,
.mime_type = "audio/webm,audio/x-matroska,video/webm,video/x-matroska"
};
从代码可以看出，ff_matroska_demuxer中的name字段对应“matroska,webm”，mime_type字段对应“audio/webm,audio/x-matroska,video/webm,video/x-matroska”。av_match_name()函数对于这样的字符串，会把它按照“,”截断成一个个的名称，然后一一进行比较。
io_open->io_open_default
在avformat_alloc_context()----->avformat_get_context_defaults(ic)----->s->io_open = io_open_default赋值.此函数后续再看，打开本地文件或者URL基本都是进入这里识别出AVInputFormat 跟AVIOContext。
ffmpeg源码分析4-io_open_default
av_probe_input_buffer2()
av_probe_input_buffer2()是一个API函数，它根据输入的媒体数据推测该媒体数据的AVInputFormat，声明位于libavformat\avformat.h，如下所示。
/**
* Probe a bytestream to determine the input format. Each time a probe returns
* with a score that is too low, the probe buffer size is increased and another
* attempt is made. When the maximum probe size is reached, the input format
* with the highest score is returned.
*
* @param pb the bytestream to probe
* @param fmt the input format is put here
* @param filename the filename of the stream
* @param logctx the log context
* @param offset the offset within the bytestream to probe from
* @param max_probe_size the maximum probe buffer size (zero for default)
* @return the score in case of success, a negative value corresponding to an
* the maximal score is AVPROBE_SCORE_MAX
* AVERROR code otherwise
*/
int av_probe_input_buffer2(AVIOContext *pb, AVInputFormat **fmt,
const char *filename, void *logctx,
unsigned int offset, unsigned int max_probe_size);
av_probe_input_buffer2()参数的含义如下所示：
pb：用于读取数据的AVIOContext。
fmt：输出推测出来的AVInputFormat。
filename：输入媒体的路径。
logctx：日志（没有研究过）。
offset：开始推测AVInputFormat的偏移量。
max_probe_size：用于推测格式的媒体数据的最大值。
返回推测后的得到的AVInputFormat的匹配分数。
int av_probe_input_buffer2(AVIOContext *pb, AVInputFormat **fmt,
const char *filename, void *logctx,
unsigned int offset, unsigned int max_probe_size)
{
AVProbeData pd = { filename ? filename : "" };
uint8_t *buf = NULL;
int ret = 0, probe_size, buf_offset = 0;
int score = 0;
int ret2;
if (!max_probe_size)
max_probe_size = PROBE_BUF_MAX;
else if (max_probe_size < PROBE_BUF_MIN) {
av_log(logctx, AV_LOG_ERROR,
"Specified probe size value %u cannot be < %u\n", max_probe_size, PROBE_BUF_MIN);
return AVERROR(EINVAL);
}
if (offset >= max_probe_size)
return AVERROR(EINVAL);
if (pb->av_class) {
uint8_t *mime_type_opt = NULL;
char *semi;
av_opt_get(pb, "mime_type", AV_OPT_SEARCH_CHILDREN, &mime_type_opt);
pd.mime_type = (const char *)mime_type_opt;
semi = pd.mime_type ? strchr(pd.mime_type, ';') : NULL;
if (semi) {
*semi = '\0';
}
}
#if 0
if (!*fmt && pb->av_class && av_opt_get(pb, "mime_type", AV_OPT_SEARCH_CHILDREN, &mime_type) >= 0 && mime_type) {
if (!av_strcasecmp(mime_type, "audio/aacp")) {
*fmt = av_find_input_format("aac");
}
av_freep(&mime_type);
}
#endif
for (probe_size = PROBE_BUF_MIN; probe_size <= max_probe_size && !*fmt;
probe_size = FFMIN(probe_size << 1,
FFMAX(max_probe_size, probe_size + 1))) {
score = probe_size < max_probe_size ? AVPROBE_SCORE_RETRY : 0;
/* Read probe data. */
if ((ret = av_reallocp(&buf, probe_size + AVPROBE_PADDING_SIZE)) < 0)
goto fail;
if ((ret = avio_read(pb, buf + buf_offset,
probe_size - buf_offset)) < 0) {
/* Fail if error was not end of file, otherwise, lower score. */
if (ret != AVERROR_EOF)
goto fail;
score = 0;
ret = 0; /* error was end of file, nothing read */
}
buf_offset += ret;
if (buf_offset < offset)
continue;
pd.buf_size = buf_offset - offset;
pd.buf = &buf[offset];
memset(pd.buf + pd.buf_size, 0, AVPROBE_PADDING_SIZE);
/* Guess file format. */
*fmt = av_probe_input_format2(&pd, 1, &score);
if (*fmt) {
/* This can only be true in the last iteration. */
if (score <= AVPROBE_SCORE_RETRY) {
av_log(logctx, AV_LOG_WARNING,
"Format %s detected only with low score of %d, "
"misdetection possible!\n", (*fmt)->name, score);
} else
av_log(logctx, AV_LOG_DEBUG,
"Format %s probed with size=%d and score=%d\n",
(*fmt)->name, probe_size, score);
#if 0
FILE *f = fopen("probestat.tmp", "ab");
fprintf(f, "probe_size:%d format:%s score:%d filename:%s\n", probe_size, (*fmt)->name, score, filename);
fclose(f);
#endif
}
}
if (!*fmt)
ret = AVERROR_INVALIDDATA;
fail:
/* Rewind. Reuse probe buffer to avoid seeking. */
ret2 = ffio_rewind_with_probe_data(pb, &buf, buf_offset);
if (ret >= 0)
ret = ret2;
av_freep(&pd.mime_type);
return ret < 0 ? ret : score;
}
av_probe_input_buffer2()首先需要确定用于推测格式的媒体数据的最大值max_probe_size。max_probe_size默认为PROBE_BUF_MAX（PROBE_BUF_MAX取值为1 << 20，即1048576Byte，大约1MB）。
在确定了max_probe_size之后，函数就会进入到一个循环中，调用avio_read()读取数据并且使用av_probe_input_format2()（该函数前文已经记录过）推测文件格式。
肯定有人会奇怪这里为什么要使用一个循环，而不是只运行一次？其实这个循环是一个逐渐增加输入媒体数据量的过程。av_probe_input_buffer2()并不是一次性读取max_probe_size字节的媒体数据，我个人感觉可能是因为这样做不是很经济，因为推测大部分媒体格式根本用不到1MB这么多的媒体数据。因此函数中使用一个probe_size存储需要读取的字节数，并且随着循环次数的增加逐渐增加这个值。函数首先从PROBE_BUF_MIN（取值为2048）个字节开始读取，如果通过这些数据已经可以推测出AVInputFormat，那么就可以直接退出循环了（参考for循环的判断条件“!*fmt”）；如果没有推测出来，就增加probe_size的量为过去的2倍（参考for循环的表达式“probe_size << 1”），继续推测AVInputFormat；如果一直读取到max_probe_size字节的数据依然没能确定AVInputFormat，则会退出循环并且返回错误信息。
这个函数的用法是从内存中读取数据并侦测数据的格式，例如Winpcap抓取网络上的RTP包，打算直接送给ffmpeg进行解码。一直没能找到合适的方法。因为抓取的数据包是存在内存中的，所以无法传递给avformat_open_input()函数其路径（根本没有路径= =）。当然也可以将抓取的数据报存成文件，然后用ffmpeg打开这个文件，但是这样的话，程序的就太难控制了。
后来经过分析ffmpeg的源代码，发现其竟然是可以从内存中读取数据的，代码很简单，如下所示：
FILE *fp_open;
//读取数据的回调函数-------------------------
//AVIOContext使用的回调函数！
//注意：返回值是读取的字节数
//手动初始化AVIOContext只需要两个东西：内容来源的buffer，和读取这个Buffer到FFmpeg中的函数
//回调函数，功能就是：把buf_size字节数据送入buf即可
//第一个参数(void *opaque)一般情况下可以不用
int fill_iobuffer(void * opaque,uint8_t *buf, int bufsize){
if(!feof(fp_open)){
int true_size=fread(buf,1,buf_size,fp_open);
return true_size;
}else{
return -1;
}
}
int main(){
...
fp_open=fopen("test.h264","rb+");
AVFormatContext *ic = NULL;
ic = avformat_alloc_context();
unsigned char * iobuffer=(unsigned char *)av_malloc(32768);
AVIOContext *avio =avio_alloc_context(iobuffer, 32768,0,NULL,fill_iobuffer,NULL,NULL);
ic->pb=avio;
err = avformat_open_input(&ic, "nothing", NULL, NULL);
...//解码
}
关键要在avformat_open_input()之前初始化一个AVIOContext，而且将原本的AVFormatContext的指针pb（AVIOContext类型）指向这个自行初始化AVIOContext。当自行指定了AVIOContext之后，avformat_open_input()里面的URL参数就不起作用了。示例代码开辟了一块空间iobuffer作为AVIOContext的缓存。
fill_iobuffer则是将数据读取至iobuffer的回调函数。fill_iobuffer()形式（参数，返回值）是固定的，是一个回调函数，如下所示（只是个例子，具体怎么读取数据可以自行设计）。示例中回调函数将文件中的内容通过fread()读入内存。
