ffplay源码分析：图像格式转换

1. 图像格式转换

FFmpeg解码得到的视频帧的格式未必能被SDL支持，在这种情况下，需要进行图像格式转换，即将视频帧图像格式转换为SDL支持的图像格式，否则是无法正常显示的。图像格式转换是在视频播放线程(主线程中)中的upload_texture()函数中实现的。调用链如下：

main() -- >event_loop -->
refresh_loop_wait_event() -->
video_refresh() -->
video_display() -->
video_image_display() -->
upload_texture()

upload_texture()

upload_texture()源码如下：

static int upload_texture(SDL_Texture **tex, AVFrame *frame, struct SwsContext **img_convert_ctx) {int ret = 0;Uint32 sdl_pix_fmt;SDL_BlendMode sdl_blendmode;// 根据frame中的图像格式(FFmpeg像素格式)，获取对应的SDL像素格式get_sdl_pix_fmt_and_blendmode(frame->format, &sdl_pix_fmt, &sdl_blendmode);// 参数tex实际是&is->vid_texture，此处根据得到的SDL像素格式，为&is->vid_textureif (realloc_texture(tex, sdl_pix_fmt == SDL_PIXELFORMAT_UNKNOWN ? SDL_PIXELFORMAT_ARGB8888 : sdl_pix_fmt, frame->width, frame->height, sdl_blendmode, 0) < 0)return -1;switch (sdl_pix_fmt) {// frame格式是SDL不支持的格式，则需要进行图像格式转换，转换为目标格式AV_PIX_FMT_BGRA，对应SDL_PIXELFORMAT_BGRA32case SDL_PIXELFORMAT_UNKNOWN:/* This should only happen if we are not using avfilter... */*img_convert_ctx = sws_getCachedContext(*img_convert_ctx,frame->width, frame->height, frame->format, frame->width, frame->height,AV_PIX_FMT_BGRA, sws_flags, NULL, NULL, NULL);if (*img_convert_ctx != NULL) {uint8_t *pixels[4];int pitch[4];if (!SDL_LockTexture(*tex, NULL, (void **)pixels, pitch)) {sws_scale(*img_convert_ctx, (const uint8_t * const *)frame->data, frame->linesize,0, frame->height, pixels, pitch);SDL_UnlockTexture(*tex);}} else {av_log(NULL, AV_LOG_FATAL, "Cannot initialize the conversion context\n");ret = -1;}break;// frame格式对应SDL_PIXELFORMAT_IYUV，不用进行图像格式转换，调用SDL_UpdateYUVTexture()更新SDL texturecase SDL_PIXELFORMAT_IYUV:if (frame->linesize[0] > 0 && frame->linesize[1] > 0 && frame->linesize[2] > 0) {ret = SDL_UpdateYUVTexture(*tex, NULL, frame->data[0], frame->linesize[0],frame->data[1], frame->linesize[1],frame->data[2], frame->linesize[2]);} else if (frame->linesize[0] < 0 && frame->linesize[1] < 0 && frame->linesize[2] < 0) {ret = SDL_UpdateYUVTexture(*tex, NULL, frame->data[0] + frame->linesize[0] * (frame->height                    - 1), -frame->linesize[0],frame->data[1] + frame->linesize[1] * (AV_CEIL_RSHIFT(frame->height, 1) - 1), -frame->linesize[1],frame->data[2] + frame->linesize[2] * (AV_CEIL_RSHIFT(frame->height, 1) - 1), -frame->linesize[2]);} else {av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Mixed negative and positive linesizes are not supported.\n");return -1;}break;// frame格式对应其他SDL像素格式，不用进行图像格式转换，调用SDL_UpdateTexture()更新SDL texturedefault:if (frame->linesize[0] < 0) {ret = SDL_UpdateTexture(*tex, NULL, frame->data[0] + frame->linesize[0] * (frame->height - 1), -frame->linesize[0]);} else {ret = SDL_UpdateTexture(*tex, NULL, frame->data[0], frame->linesize[0]);}break;}return ret;
}

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frame中的像素格式是FFmpeg中定义的像素格式，FFmpeg中定义的很多像素格式和SDL中定义的很多像素格式其实是同一种格式，只名称不同而已。
根据frame中的像素格式与SDL支持的像素格式的匹配情况，upload_texture()处理三种类型，对应switch语句的三个分支：

如果frame图像格式对应SDL_PIXELFORMAT_IYUV格式，不进行图像格式转换，使用SDL_UpdateYUVTexture()将图像数据更新到&is->vid_texture
如果frame图像格式对应其他被SDL支持的格式(诸如AV_PIX_FMT_RGB32)，也不进行图像格式转换，使用SDL_UpdateTexture()将图像数据更新到&is->vid_texture
如果frame图像格式不被SDL支持(即对应SDL_PIXELFORMAT_UNKNOWN)，则需要进行图像格式转换
2)两种类型不进行图像格式转换。我们考虑第3)种情况。

1.1 根据映射表获取frame对应SDL中的像素格式

get_sdl_pix_fmt_and_blendmode() 这个函数的作用，获取输入参数format(FFmpeg像素格式)在SDL中的像素格式，取到的SDL像素格式存在输出参数sdl_pix_fmt中

static void get_sdl_pix_fmt_and_blendmode(int format, Uint32 *sdl_pix_fmt, SDL_BlendMode *sdl_blendmode){int i;*sdl_blendmode = SDL_BLENDMODE_NONE;*sdl_pix_fmt = SDL_PIXELFORMAT_UNKNOWN;if (format == AV_PIX_FMT_RGB32   ||format == AV_PIX_FMT_RGB32_1 ||format == AV_PIX_FMT_BGR32   ||format == AV_PIX_FMT_BGR32_1)*sdl_blendmode = SDL_BLENDMODE_BLEND;for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(sdl_texture_format_map) - 1; i++) {if (format == sdl_texture_format_map[i].format) {*sdl_pix_fmt = sdl_texture_format_map[i].texture_fmt;return;}}
}

在ffplay.c中定义了一个表sdl_texture_format_map[]，其中定义了FFmpeg中一些像素格式与SDL像素格式的映射关系，如下：

static const struct TextureFormatEntry {enum AVPixelFormat format;int texture_fmt;
} sdl_texture_format_map[] = {{ AV_PIX_FMT_RGB8,           SDL_PIXELFORMAT_RGB332 },{ AV_PIX_FMT_RGB444,         SDL_PIXELFORMAT_RGB444 },{ AV_PIX_FMT_RGB555,         SDL_PIXELFORMAT_RGB555 },{ AV_PIX_FMT_BGR555,         SDL_PIXELFORMAT_BGR555 },{ AV_PIX_FMT_RGB565,         SDL_PIXELFORMAT_RGB565 },{ AV_PIX_FMT_BGR565,         SDL_PIXELFORMAT_BGR565 },{ AV_PIX_FMT_RGB24,          SDL_PIXELFORMAT_RGB24 },{ AV_PIX_FMT_BGR24,          SDL_PIXELFORMAT_BGR24 },{ AV_PIX_FMT_0RGB32,         SDL_PIXELFORMAT_RGB888 },{ AV_PIX_FMT_0BGR32,         SDL_PIXELFORMAT_BGR888 },{ AV_PIX_FMT_NE(RGB0, 0BGR), SDL_PIXELFORMAT_RGBX8888 },{ AV_PIX_FMT_NE(BGR0, 0RGB), SDL_PIXELFORMAT_BGRX8888 },{ AV_PIX_FMT_RGB32,          SDL_PIXELFORMAT_ARGB8888 },{ AV_PIX_FMT_RGB32_1,        SDL_PIXELFORMAT_RGBA8888 },{ AV_PIX_FMT_BGR32,          SDL_PIXELFORMAT_ABGR8888 },{ AV_PIX_FMT_BGR32_1,        SDL_PIXELFORMAT_BGRA8888 },{ AV_PIX_FMT_YUV420P,        SDL_PIXELFORMAT_IYUV },{ AV_PIX_FMT_YUYV422,        SDL_PIXELFORMAT_YUY2 },{ AV_PIX_FMT_UYVY422,        SDL_PIXELFORMAT_UYVY },{ AV_PIX_FMT_NONE,           SDL_PIXELFORMAT_UNKNOWN },
};

可以看到，除了最后一项，其他格式的图像送给SDL是可以直接显示的，不必进行图像转换。

1.2 重新分配vid_texture

realloc_texture() 根据新得到的SDL像素格式，为&is->vid_texture重新分配空间，如下所示，先SDL_DestroyTexture()销毁，再SDL_CreateTexture()创建

static int realloc_texture(SDL_Texture **texture, Uint32 new_format, int new_width, int new_height, SDL_BlendMode blendmode, int init_texture){Uint32 format;int access, w, h;if (!*texture || SDL_QueryTexture(*texture, &format, &access, &w, &h) < 0 || new_width != w || new_height != h || new_format != format) {void *pixels;int pitch;if (*texture)SDL_DestroyTexture(*texture);if (!(*texture = SDL_CreateTexture(renderer, new_format, SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING, new_width, new_height)))return -1;if (SDL_SetTextureBlendMode(*texture, blendmode) < 0)return -1;if (init_texture) {if (SDL_LockTexture(*texture, NULL, &pixels, &pitch) < 0)return -1;memset(pixels, 0, pitch * new_height);SDL_UnlockTexture(*texture);}av_log(NULL, AV_LOG_VERBOSE, "Created %dx%d texture with %s.\n", new_width, new_height, SDL_GetPixelFormatName(new_format));}return 0;
}

1.3 复用或新分配一个SwsContext

sws_getCachedContext()

*img_convert_ctx = sws_getCachedContext(*img_convert_ctx,frame->width, frame->height, frame->format, frame->width, frame->height,AV_PIX_FMT_BGRA, sws_flags, NULL, NULL, NULL);

检查输入参数，第一个输入参数*img_convert_ctx对应形参struct SwsContext *context。
如果context是NULL，调用sws_getContext()重新获取一个context。
如果context不是NULL，检查其他项输入参数是否和context中存储的各参数一样，若不一样，则先释放context再按照新的输入参数重新分配一个context。若一样，直接使用现有的context。

1.4 图像格式转换

if (*img_convert_ctx != NULL) {uint8_t *pixels[4];int pitch[4];if (!SDL_LockTexture(*tex, NULL, (void **)pixels, pitch)) {sws_scale(*img_convert_ctx, (const uint8_t * const *)frame->data, frame->linesize,0, frame->height, pixels, pitch);SDL_UnlockTexture(*tex);}
}

上述代码有三个步骤：

SDL_LockTexture()锁定texture中的一个rect(此处是锁定整个texture)，锁定区具有只写属性，用于更新图像数据。pixels指向锁定区。
sws_scale()进行图像格式转换，转换后的数据写入pixels指定的区域。pixels包含4个指针，指向一组图像plane。
SDL_UnlockTexture()将锁定的区域解锁，将改变的数据更新到视频缓冲区中。
上述三步完成后，texture中已包含经过格式转换后新的图像数据。
补充一下细节，sws_scale()函数原型如下：

/*** Scale the image slice in srcSlice and put the resulting scaled* slice in the image in dst. A slice is a sequence of consecutive* rows in an image.** Slices have to be provided in sequential order, either in* top-bottom or bottom-top order. If slices are provided in* non-sequential order the behavior of the function is undefined.** @param c         the scaling context previously created with*                  sws_getContext()* @param srcSlice  the array containing the pointers to the planes of*                  the source slice* @param srcStride the array containing the strides for each plane of*                  the source image* @param srcSliceY the position in the source image of the slice to*                  process, that is the number (counted starting from*                  zero) in the image of the first row of the slice* @param srcSliceH the height of the source slice, that is the number*                  of rows in the slice* @param dst       the array containing the pointers to the planes of*                  the destination image* @param dstStride the array containing the strides for each plane of*                  the destination image* @return          the height of the output slice*/
int sws_scale(struct SwsContext *c, const uint8_t *const srcSlice[],const int srcStride[], int srcSliceY, int srcSliceH,uint8_t *const dst[], const int dstStride[]);

1.5 图像显示

texture对应一帧待显示的图像数据，得到texture后，执行如下步骤即可显示：

1
2
3
SDL_RenderClear();                  // 使用特定颜色清空当前渲染目标
SDL_RenderCopy();                   // 使用部分图像数据(texture)更新当前渲染目标
SDL_RenderPresent(sdl_renderer);    // 执行渲染，更新屏幕显示

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