FFmpeg ライブラリーを使った動画のデコード(C++ソースコード)

最近、色々忙しくなってきて、週末は時間が何かと足りなくなってます・・

では、早速本題!
FFmpeg はオープンソースで、動画や音声のエンコード、デコードなどを行うツール
です、非常に多くの人が改善してきた事で、非常に高い品質と、機能が実装されて
います。

また、このプロジェクトはマルチプラットホームなので、多くの環境で同じように
使う事が出来ます。
「FFmpeg」コマンドを使って動画をエンコードしたりする話は、既に沢山の方が書
かれています、今回の話は、「FFmpeg」が利用しているライブラリー郡を使って、
C++ のプログラムから、動画をデコードしてみようという内容です。

(1)準備
・まず、FFmpeg コマンドをインストールします。
※MSYS2 MinGW-w64 で、話を進めますが、OS-X の BREW などでも同じように出来ま
す。

pacman -S mingw-w64-x86_64-ffmpeg

この操作だけで、ffmpeg 他必要なライブラリーなど全てインストールされます。

(2)実装
・動画の中の、特定の1フレームをデコードするサンプル

・まず、必要そうなヘッダーをインクルード

#include <iostream>
#include <string>
extern "C" {
	#include <libavcodec/avcodec.h>
	#include <libavfilter/avfilter.h>
	#include <libavformat/avformat.h>
	#include <libswscale/swscale.h>
};

※これら、API のプロトタイプでは、全てC言語のみが想定されている為、C++
から使う場合は「extern “C”」が必要です。

・初期化

    avcodec_register_all();
    av_register_all();
    avfilter_register_all();

※FFmpeg 関係お約束の呼び出しですかねぇ・・

・ビデオファイルを開く


    std::string file_name = argv[1];
    AVFormatContext* pFormatCtx = NULL;
    if(avformat_open_input(&pFormatCtx, file_name.c_str(), NULL, NULL) != 0) {
        std::cerr << "ERROR: avformat_open_input(): '" << file_name << '\'' << std::endl;
        return -1;
    }

・ストリーム情報の取得と表示

    if(avformat_find_stream_info(pFormatCtx, NULL) < 0) {
        std::cerr << "ERROR: avformat_find_stream_info(): '" << file_name << '\'' << std::endl;
        return -1;
    }

    // ストリーム情報の表示
    av_dump_format(pFormatCtx, 0, file_name.c_str(), 0);
    fflush(stderr);

・コーデックの検索とコーデックのオープン

    AVCodecContext* pCodecCtx = pFormatCtx->streams[0]->codec;
    AVCodec* pCodec = avcodec_find_decoder(pCodecCtx->codec_id);

    // コーデックを開く
    if(avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec, NULL) < 0) {
        std::cerr << "ERROR: avcodec_open2(): '" << file_name << '\'' << std::endl;
        return -1;
    }

・ログ・レベルの設定

    av_log_set_level(1);

※デコードの過程で、非常に細かく、内部の軽微な問題を報告してくれるので、それをカット!

・バッファー関係の確保と必要な初期化

    // フレームの確保
    AVFrame* pFrame = avcodec_alloc_frame();
    // イメージの確保
    AVFrame* pImage = avcodec_alloc_frame();

    // イメージ用バッファの確保
    unsigned char* buffer = (unsigned char *)av_malloc(avpicture_get_size(PIX_FMT_RGB24, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height));
    // バッファとフレームを関連付ける
    avpicture_fill((AVPicture*)pImage, buffer, PIX_FMT_RGB24, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);

・スケーリング用コンテキストの取得

    struct SwsContext* pSWSCtx = sws_getContext(pCodecCtx->width, pCodecCtx->height
        , pCodecCtx->pix_fmt
        , pCodecCtx->width, pCodecCtx->height
        , PIX_FMT_RGB24, SWS_FAST_BILINEAR, NULL, NULL, NULL);

・メイン

    int count = 0;
    AVPacket packet;

    // フレーム読み込み
    while(av_read_frame(pFormatCtx, &packet) >= 0) {

        // デコード
        int state;
        avcodec_decode_video2(pCodecCtx, pFrame, &state, &packet);
 
        // 各フレーム、デコード完了
        if(state) {
            // 特定のフレームを切り出し
            if(count == 400) {
                int bsize = pCodecCtx->width * pCodecCtx->height * 3;
                sws_scale(pSWSCtx, (const uint8_t **)pFrame->data
                    , pFrame->linesize, 0 , pCodecCtx->height
                    , pImage->data, pImage->linesize);

                 FILE *fp = fopen("rgb24.raw", "wb");
                 if(fp) {
                     std::cout << "FrameSize: " << (int)pCodecCtx->width << ", " << (int)pCodecCtx->height << std::endl;
                     fwrite(buffer, bsize, 1, fp);
                     fclose(fp);
                 }
             }
             ++count;
        }
        // パケット・メモリ解放
        av_free_packet(&packet);
    }
    std::cout << "Total frame: " << count << std::endl;

※この場合、400フレーム目を「RGB24」で「RAW」ファイルとして書き出します。

・メモリ解放

    sws_freeContext(pSWSCtx);
    av_free(buffer);
    av_free(pImage);
    av_free(pFrame);
    avcodec_close(pCodecCtx);
    avformat_close_input(&pFormatCtx);

・コンパイルと実行

g++ -c -O2 -std=c++14 -DHAVE_STDINT_H -DWIN32 -DNDEBUG -isystem /mingw64/include -Wall -Werror -Wno-deprecated-declarations -o release/decode.o decode.cpp
g++ -L/mingw64/lib release/decode.o -lpthread -lavdevice -lavformat -lavfilter -lavcodec -lswresample -lswscale -lavutil -lz -o ffdecode_test.exe

ffdecode_test test.mp4

※適当な動画を食わせれば、400フレーム目をデコードして、RGB24ビットで、ファイル「rgb24.raw」を書き出します。

decode.cpp

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FFmpeg ライブラリーを使った動画のデコード(C++ソースコード) への5件のフィードバック

  1. だて のコメント:

    はじめまして。
    今回FFMPEGを使ってVisualStudio2015、C++で動画プレーヤーをプログラムしようとしています。
    その際こちらのサイトを参考にさせていただいているのですが、準備まではうまくいったものの、実装の段階でリンカーのエラーが収まらず困っています。
    いろいろと解決法を探してみた結果、.dllではなく.libファイルの追加がいりそうだということにたどり着いています。しかしmingw64にはdllのみしか作成されておらず、どうすればいいかわからない現状です。
    何かよい解決法や、間違いなどご指摘いただけたらと思います。よろしくお願いします。

    • hira のコメント:

      私が行っている環境は、mingw64 で、FFMPEG 関連のライブラリーは、内臓のパッケージマネージャーで
      インストールを行っています。
      また、clang、gcc 環境用の物なので、Linux、Mac、mingw64 などでは、問題無く使えると思いますが、
      VCで行う場合は、自分でFFMPEGのライブラリーをどこからか調達する必要があると思います。
      VC固有の問題は、使っていないので答えられませんが、自分の理解では、色々な問題があると
      思います。
      まず、FFMPEGライブラリーは、アセンブラによるMMX関係のコードなどが含まれている為、VC
      ではコンパイル出来ないと思います。
      ただし、VCはC言語のライブラリーに限って、他のコンパイラで作成したものを、リンク可能
      なはずなので、たとえば、mingw64 環境用のライブラリーをリンクする事が出来ると思います。
      リンク時に、mingw64、VC 固有の違いを何とかする必要がありますので、その辺りの事情に詳
      しくないと、上手くいかないでしょう。

    • hira のコメント:

      最近調べたら、VC環境で使えるライブラリーを公開している人が
      いるようです。

      https://ffmpeg.zeranoe.com/builds/

      ここから、32又は、64ビット環境用の「DEV」などを取得して、
      自分のVCプロジェクトに追加すればコンパイル、リンクできそうです。

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