24.FFmpeg学习笔记 - 用libavfilter转换原始音频格式1

本文将用libavfilter来转换原始音频格式。程序输入一个原始音频文件：pcm格式，采样率48000，2声道，AV_SAMPLE_FMT_FLT格式。输出：pcm格式，采样率44100，1声道，AV_SAMPLE_FMT_S16P格式。

程序流程如下：

上面的filter都是FFmpeg内置的，设置参数，然后调用即可。所有的filter依次连接，形成filter链。

abuffer filter：filter链的开始端，用于设置输入音频数据的格式，包括声道、采样率、存储格式等。

volume filter：用于设置音量。

aformat filter：用于设置输出音频数据的格式，包括声道、采样率、存储格式等。

abuffersink filter：filter链的结束端，用于结束整个filter链。

#include <inttypes.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>#include "libavutil/channel_layout.h"
#include "libavutil/md5.h"
#include "libavutil/mem.h"
#include "libavutil/opt.h"
#include "libavutil/samplefmt.h"#include "libavfilter/avfilter.h"
#include "libavfilter/buffersink.h"
#include "libavfilter/buffersrc.h"#define INPUT_SAMPLERATE     48000
#define INPUT_FORMAT         AV_SAMPLE_FMT_FLT
#define INPUT_CHANNEL_LAYOUT AV_CH_LAYOUT_STEREO#define OUTPUT_SAMPLERATE     44100
#define OUTPUT_FORMAT         AV_SAMPLE_FMT_S16P
#define OUTPUT_CHANNEL_LAYOUT AV_CH_LAYOUT_MONO#define VOLUME_VAL 0.90#define FRAME_SIZE 1024static int init_filter_graph(AVFilterGraph **graph, AVFilterContext **src,AVFilterContext **sink)
{AVFilterGraph *filter_graph;AVFilterContext *abuffer_ctx;const AVFilter  *abuffer;AVFilterContext *volume_ctx;const AVFilter  *volume;AVFilterContext *aformat_ctx;const AVFilter  *aformat;AVFilterContext *abuffersink_ctx;const AVFilter  *abuffersink;AVDictionary *options_dict = NULL;char options_str[1024];char ch_layout[64];int err;/* 创建filtergraph，包含所有的filter */filter_graph = avfilter_graph_alloc();if (!filter_graph) {fprintf(stderr, "Unable to create filter graph.\n");return AVERROR(ENOMEM);}/*  创建abuffer filter，用于输入数据(链的起始点) */abuffer = avfilter_get_by_name("abuffer");if (!abuffer) {fprintf(stderr, "Could not find the abuffer filter.\n");return AVERROR_FILTER_NOT_FOUND;}abuffer_ctx = avfilter_graph_alloc_filter(filter_graph, abuffer, "src");if (!abuffer_ctx) {fprintf(stderr, "Could not allocate the abuffer instance.\n");return AVERROR(ENOMEM);}/* 设置abuffer filter的参数，也就是输入音频数据的参数 */av_get_channel_layout_string(ch_layout, sizeof(ch_layout), 0, INPUT_CHANNEL_LAYOUT);av_opt_set    (abuffer_ctx, "channel_layout", ch_layout,                            AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);av_opt_set    (abuffer_ctx, "sample_fmt",     av_get_sample_fmt_name(INPUT_FORMAT), AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);av_opt_set_q  (abuffer_ctx, "time_base",      (AVRational){ 1, INPUT_SAMPLERATE },  AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);av_opt_set_int(abuffer_ctx, "sample_rate",    INPUT_SAMPLERATE,                     AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);/* 用上面的参数初始化abuffer filter，因为上面设置了参数，所以第二个参数传NULL*/err = avfilter_init_str(abuffer_ctx, NULL);if (err < 0) {fprintf(stderr, "Could not initialize the abuffer filter.\n");return err;}/* 创建volume filter. */volume = avfilter_get_by_name("volume");if (!volume) {fprintf(stderr, "Could not find the volume filter.\n");return AVERROR_FILTER_NOT_FOUND;}volume_ctx = avfilter_graph_alloc_filter(filter_graph, volume, "volume");if (!volume_ctx) {fprintf(stderr, "Could not allocate the volume instance.\n");return AVERROR(ENOMEM);}/* 通过avfilter_init_dict设置volume filter */av_dict_set(&options_dict, "volume", AV_STRINGIFY(VOLUME_VAL), 0);err = avfilter_init_dict(volume_ctx, &options_dict);av_dict_free(&options_dict);if (err < 0) {fprintf(stderr, "Could not initialize the volume filter.\n");return err;}/* 创建aformat filter，用于设置想要的最终输出格式 */aformat = avfilter_get_by_name("aformat");if (!aformat) {fprintf(stderr, "Could not find the aformat filter.\n");return AVERROR_FILTER_NOT_FOUND;}aformat_ctx = avfilter_graph_alloc_filter(filter_graph, aformat, "aformat");if (!aformat_ctx) {fprintf(stderr, "Could not allocate the aformat instance.\n");return AVERROR(ENOMEM);}/* 另外一种方式设置aformat filter的参数(键值对且中间用冒号的形式)*/snprintf(options_str, sizeof(options_str),"sample_fmts=%s:sample_rates=%d:channel_layouts=0x%"PRIx64,av_get_sample_fmt_name(OUTPUT_FORMAT), OUTPUT_SAMPLERATE,(uint64_t)OUTPUT_CHANNEL_LAYOUT);err = avfilter_init_str(aformat_ctx, options_str);if (err < 0) {av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Could not initialize the aformat filter.\n");return err;}/* 最后创建abuffersink filter，用于获取graph输出的最终转换好的数据 */abuffersink = avfilter_get_by_name("abuffersink");if (!abuffersink) {fprintf(stderr, "Could not find the abuffersink filter.\n");return AVERROR_FILTER_NOT_FOUND;}abuffersink_ctx = avfilter_graph_alloc_filter(filter_graph, abuffersink, "sink");if (!abuffersink_ctx) {fprintf(stderr, "Could not allocate the abuffersink instance.\n");return AVERROR(ENOMEM);}/* 不需要设置参数 */err = avfilter_init_str(abuffersink_ctx, NULL);if (err < 0) {fprintf(stderr, "Could not initialize the abuffersink instance.\n");return err;}/* 连接filters */err = avfilter_link(abuffer_ctx, 0, volume_ctx, 0);if (err >= 0)err = avfilter_link(volume_ctx, 0, aformat_ctx, 0);if (err >= 0)err = avfilter_link(aformat_ctx, 0, abuffersink_ctx, 0);if (err < 0) {fprintf(stderr, "Error connecting filters\n");return err;}/* 配置graph. */err = avfilter_graph_config(filter_graph, NULL);if (err < 0) {av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error configuring the filter graph\n");return err;}*graph = filter_graph;*src   = abuffer_ctx;*sink  = abuffersink_ctx;return 0;
}static void filter_audio(void)
{const char *in_filename = "/Users/zhw/Desktop/resource/sintel_f32le_2_48000.pcm";const char *out_filename = "/Users/zhw/Desktop/sintel_s16le_1_44100.pcm";FILE *in_file = NULL, *out_file = NULL;AVFilterGraph *graph;AVFilterContext *src, *sink;AVFrame *frame;int err;in_file = fopen(in_filename, "rb");if (!in_file) {printf("open file %s fail\n", in_filename);exit(1);}out_file = fopen(out_filename, "wb");if (!out_file) {printf("open file %s fail\n", out_filename);exit(1);}/* 创建frame，存储输入数据 */frame  = av_frame_alloc();if (!frame) {fprintf(stderr, "Error allocating the frame\n");exit(1);}/* 设置filtergraph. */err = init_filter_graph(&graph, &src, &sink);if (err < 0) {fprintf(stderr, "Unable to init filter graph:");exit(1);}while (!feof(in_file)) {//        static int frame_num = 0;/* Set up the frame properties and allocate the buffer for the data. */frame->sample_rate    = INPUT_SAMPLERATE;frame->format         = INPUT_FORMAT;frame->channel_layout = INPUT_CHANNEL_LAYOUT;frame->nb_samples     = FRAME_SIZE;
//        frame->pts            = frame_num * FRAME_SIZE;err = av_frame_get_buffer(frame, 0);if (err < 0)exit(1);int nb_channels = av_get_channel_layout_nb_channels(frame->channel_layout);int bytes_per_sample = av_get_bytes_per_sample(frame->format);//读取数据unsigned long bytes = fread(frame->data[0], 1, frame->nb_samples * nb_channels * bytes_per_sample, in_file);if (bytes < frame->nb_samples * nb_channels * bytes_per_sample) {
//            printf("*************");}//        frame_num++;//添加frame到buffer，用于转换err = av_buffersrc_add_frame(src, frame);if (err < 0) {av_frame_unref(frame);fprintf(stderr, "Error submitting the frame to the filtergraph:");exit(1);}//获取输出数据while ((err = av_buffersink_get_frame(sink, frame)) >= 0) {if (av_sample_fmt_is_planar(frame->format)) {int data_size = av_get_bytes_per_sample(frame->format);for (int i = 0; i < frame->nb_samples; i++)for (int ch = 0; ch < frame->channels; ch++)fwrite(frame->data[ch] + data_size*i, 1, data_size, out_file);}else {fwrite(frame->extended_data[0], 1, frame->linesize[0], out_file);}av_frame_unref(frame);}if (err == AVERROR(EAGAIN)) {/* 需要更多的数据 */continue;} else if (err == AVERROR_EOF) {/* 到文件尾*/break;} else if (err < 0) {/* An error occurred. */fprintf(stderr, "Error filtering the data:");exit(1);}}avfilter_graph_free(&graph);av_frame_free(&frame);printf("finish\n");}

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