FFmpeg 入门(7)：Seeking

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处理 seek 命令

我们将为播放器添加 seek 的能力。这个过程中，我们会看到 av_seek_frame 用起来有多方便。

我们添加的功能是通过上下左右键能够做快进或快退，其中左右键快进或快退的幅度较小，为 10s，上下键快进或快退的幅度较大，为 60s。所以我们需要在我们的事件处理循环中添加处理按键的逻辑。但是当我们遇到按键事件时，我们不能直接调用 av_seek_frame，我们需要在 decode loop 和 decode_thread loop 进行处理。所以我们需呀在 VideoState 里添加一些变量来记录 seek 的位置以及一些 seek 的标记。

typedef struct VideoState {
    // ... code ...

    int seek_req;
    int seek_flags;
    int64_t seek_pos;

    // ... code ...
}

我们需要在主函数的事件循环中监听按键事件：

for (;;) {
    double incr, pos;
    SDL_WaitEvent(&event);
    switch (event.type) {
        case SDL_KEYDOWN:
            switch (event.key.keysym.sym) {
                case SDLK_LEFT:
                    incr = -10.0;
                    goto do_seek;
                case SDLK_RIGHT:
                    incr = 10.0;
                    goto do_seek;
                case SDLK_UP:
                    incr = 60.0;
                    goto do_seek;
                case SDLK_DOWN:
                    incr = -60.0;
                    goto do_seek;
                do_seek:
                    if (global_video_state) {
                        pos = get_master_clock(global_video_state);
                        pos += incr;
                        stream_seek(global_video_state, (int64_t)(pos * AV_TIME_BASE), incr);
                    }
                    break;
                default:
                    break;
            }
            break;

    // ... code ...
}

当我们监听到按键事件并判断出按键方向时，我们就知道了我们该如何 seek 了，这时候我们通过 get_master_clock() 获得此时的时钟值，并加上要 seek 的时间，然后调用 stream_seek() 函数来设置 seek_pos 等值。我们转换新的时间为 avcodec 的内部时间戳单位。记住，在流中时间戳是通过帧数来度量而不是秒，公式是：seconds = frames * time_base (fps)。avcodec 中 time_base 的默认值是 1000000 fps（也就是说 2s 的位置即时间戳为 2000000）。我们将看到我们为什么要转换这个值。

下面是 stream_seek() 函数，我们设置了一个 flag 来标记是快进还是快退：

void stream_seek(VideoState *is, int64_t pos, int rel) {
    if (!is->seek_req) {
        is->seek_pos = pos;
        is->seek_flags = rel < 0 ? AVSEEK_FLAG_BACKWARD : 0;
        is->seek_req = 1;
    }
}

现在我们回到 decode_thread()，我们将在这里做实际的 seek 操作。

我们的 seek 操作是围绕着 av_seek_frame() 函数进行的。这个函数的参数是：AVFormatContext *s, int stream_index, int64_t timestamp, int flags。这个函数将 seek 到你给它的 timestamp。timestamp 的单位是你传入的流的 time_base。但是，你可以不用传入一个流，通过传一个 -1 来表示。如果这样的话，time_base 就会是 avcodec 内部的时间戳单位，即 1000000 fps。这就是为什么我们要在设置 seek_pos 时把 position 乘上 AV_TIME_BASE 的原因。

然而，有时候对于有些媒体文件，你传给 av_seek_frame() -1 作为 stream_index 可能会遇到一些问题。所以我们将选择文件中的第一个流传给 av_seek_frame()。不要忘记，这时我们也必须调整我们的时间戳到新的单位。

// Seek stuff goes here.
if (is->seek_req) {
    int stream_index= -1;
    int64_t seek_target = is->seek_pos;
    
    if (is->videoStream >= 0) {
        stream_index = is->videoStream;
    } else if (is->audioStream >= 0) {
        stream_index = is->audioStream;
    }
    
    if (stream_index >= 0){
        seek_target= av_rescale_q(seek_target, AV_TIME_BASE_Q, pFormatCtx->streams[stream_index]->time_base);
    }
    if (av_seek_frame(is->pFormatCtx, stream_index, seek_target, is->seek_flags) < 0) {
        fprintf(stderr, "%s: error while seeking\n", is->pFormatCtx->filename);
    } else {

    // ... code ...

}

av_rescale_q(a, b, c) 这个函数可以将一个时间戳从一个基址调整到另一个基址。它只是简单的计算 a * b / c，但是这个函数是必须的，因为该计算可能溢出。AV_TIME_BASE_Q 是 AV_TIME_BASE 的分数版本，他们完全不同：AV_TIME_BASE * time_in_seconds = avcodec_timestamp 以及 AV_TIME_BASE_Q * avcodec_timestamp = time_in_seconds。但要注意，AV_TIME_BASE_Q 实际上是一个 AVRational 对象，因此你必须在 avcodec 中使用特殊的 q 函数来处理它。

刷新缓冲区

我们将 seek 调整完毕，但是还没完全完成。我们有一个存放 packet 的队列，既然现在我们 seek 到别的位置了，那么我们就需要刷新一下这个队列，否则视频就没法 seek 了。不光如此，avcodec 也有它内部的缓冲区，也需要由各对应的线程来刷新。

为此，首先，我们需要写一个函数来清理我们的 packet 队列。然后，我们需要有一些机制来告诉音视频线程来刷新 avcodec 的内部缓冲区。我们可以通过在刷新后的 packet 队列中放一个特殊的 packet 来做到这一点，当 avcodec 探测到这个 packet 时，它就会刷新自己的缓冲区。

我们实现的函数是 packet_queue_flush()，代码如下：

static void packet_queue_flush(PacketQueue *q) {
    AVPacketList *pkt, *pkt1;
    
    SDL_LockMutex(q->mutex);
    for (pkt = q->first_pkt; pkt != NULL; pkt = pkt1) {
        pkt1 = pkt->next;
        av_packet_unref(&pkt->pkt);
        av_freep(&pkt);
    }
    q->last_pkt = NULL;
    q->first_pkt = NULL;
    q->nb_packets = 0;
    q->size = 0;
    SDL_UnlockMutex(q->mutex);
}

既然现在队列已经刷新，接着就是放一个 flush packet，但是首先我们要定义一下它：

AVPacket flush_pkt;

int main(int argc, char *argv[]) {

    // ... code ...

    av_init_packet(&flush_pkt);
    flush_pkt.data = (unsigned char *) "FLUSH";

    // ... code ...

}

现在我们把它放到刷新后的队列中：

// Seek stuff goes here.
if (is->seek_req) {

    // ... code ...

    } else {
        if (is->audioStream >= 0) {
            packet_queue_flush(&is->audioq);
            packet_queue_put(&is->audioq, &flush_pkt);
        }
        if (is->videoStream >= 0) {
            packet_queue_flush(&is->videoq);
            packet_queue_put(&is->videoq, &flush_pkt);
        }
    }
    is->seek_req = 0;
}

上面这段代码在 decode_thread() 中。我们还需要修改一下 packet_queue_put() 函数当是 flush packet 时不做拷贝：

int packet_queue_put(PacketQueue *q, AVPacket *pkt) {
    AVPacketList *pkt1;
    if (pkt != &flush_pkt && av_packet_ref(pkt, pkt) < 0) {
        return -1;
    }

    // ... code ...

}

接着是修改 audio thread 和 video thread，我们在调用 packet_queue_put() 后即检查 flush packet 并调用 avcodec_flush_buffers()：

视频线程，在 video_thread() 中：

if (packet_queue_get(&is->videoq, packet, 1) < 0) {
    // Means we quit getting packets.
    break;
}
if (packet->data == flush_pkt.data) {
    avcodec_flush_buffers(is->video_st->codec);
    continue;
}

音频线程，在 audio_decode_frame() 中：

// Next packet.
if (packet_queue_get(&is->audioq, pkt, 1) < 0) {
    return -1;
}
if (pkt->data == flush_pkt.data) {
    avcodec_flush_buffers(is->audio_st->codec);
    continue;
}

以上便是我们这节教程的全部内容，其中的完整代码你可以从这里获得：https://github.com/samirchen/TestFFmpeg

编译执行

你可以使用下面的命令编译它：

$ gcc -o tutorial07 tutorial07.c -lavutil -lavformat -lavcodec -lswscale -lz -lm `sdl-config --cflags --libs`

找一个视频文件，你可以这样执行一下试试：

$ tutorial07 myvideofile.mp4