decoder_decode_frame解码函数分析—ffplay.c源码分析

作者：罗上文，微信：Loken1，公众号：FFmpeg弦外之音

decoder_decode_frame() 其实是一个通用的解码函数，可以解码 音频，视频，字幕的 AVPacket。不过本文主要侧重于分析音频流的解码，但其他的流也是类似的逻辑。

decoder_decode_frame() 函数的参数如下：

static int decoder_decode_frame(Decoder *d, AVFrame *frame, AVSubtitle *sub)

1，Decoder *d，这个 Decoder 结构，我把它称为解码管理实例。由于 Decoder 结构里面有解码器实例 跟 PacketQueue 队列，所以只需要传递 Decoder 给 decoder_decode_frame() 函数就能进行解码了。如下：

typedef struct Decoder {
    ...
    PacketQueue *queue; // AVPacket 队列
    AVCodecContext *avctx; //解码器实例
    ...
} Decoder

2， AVFrame *frame ，用来存储解码出来的音频或者视频的 AVFrame。

3， AVSubtitle *sub ，用来存储解码出来的字幕数据，字幕流的使用的数据结构不是 AVFrame，而是 AVSubtitle 。

decoder_decode_frame() 函数的流程图如下：

decoder_decode_frame() 函数的代码逻辑跟我上面画的流程图的顺序有点不一样，但是整体的逻辑就是这么一个逻辑：从 PacketQueue 队列拿数据去解码。

下面来分析一下 decoder_decode_frame() 的代码，如下：

从上图可以看到，一开始就会用 avcodec_receive_frame()去解码器读数据，这里读者可能会有疑问，明明都还没往解码器发送 AVPacket， avcodec_receive_frame() 函数怎么可能读取到 AVFrame 呢？

答：没错，就是读取不到，因为还没发 AVPacket 给解码器解码。所以，首次 avcodec_receive_frame() 必然返回 EAGAIN，所以就会跳出这个 do{}while{} 循环。

跳出第一个 do{}while{} 循环之后，就会进入第二个 do{}while{} 循环，如下：

虽然代码比较少，但是句句都是重点。

1，SDL_CondSignal(d->empty_queue_cond)，首先，如果 PacketQueue 队列里面如果没有数据可读了，就需要唤醒 read_thread() 线程来读数据，之前说过， empty_queue_cond 实际上就是 continue_read_thread，这两个指针都指向同一个条件变量。

2，判断之前发送 AVPacket 给解码器是否失败了？如果失败，d->packet_peding 会是 1。如果上次失败了，d->pkt本身就是有值的，就不需要重队列里面拿数据，直接把 d->pkt 发送给解码器即可。

3，调用 packet_queue_get() 从 队列读取 AVPacket。简单讲解一下 packet_queue_get() 函数的参数，定义如下：

static int packet_queue_get(PacketQueue *q, AVPacket *pkt, int block, int *serial)

• int block 是控制 packet_queue_get() 函数阻塞读取的，如果 PacketQueue 队列里面如果没有数据可读，可以一直阻塞等到 read_thread() 线程读到数据放进去队列 为止。
• AVPacket *pkt，用来放从队列读取到的 AVPacket。
• int *serial，读取到的 AVPacket 的序列号，这是一个返回值。传的是指针。

PacketQueue 队列是一个 FIFO 的内存管理器，存的是 MyAVPacketList，如下：

typedef struct MyAVPacketList {
    AVPacket *pkt;
    int serial;
} MyAVPacketList;

也就是说，队列里的每一个 AVPacket 都有一个序列号的。

再回到 decoder_decode_frame() 调用 packet_queue_get() 时的传参，如下：

可以看到从队列取出来的 AVPacket 就放在 d->pkt 里面，而序列号就放在 d->pkt_serial。

FFplay播放器其实有 3 种序列号：

1， MyAVPacketList 的 serial ，队列里面的 AVPacket 的序列号。可以看成是临时值，旧值。

2，PackeQueue 的 serial ，这是队列本身的序列号。可以看成是最新的序列号的值。

3，Frame 的 serial，本文不需要关注这个，在《FFplay序列号分析》一文会详细讲解。

MyAVPacketList 的 serial 就是用PackeQueue 队列的 serial 来赋值的 。如下代码：只要不进行跳转播放，他们的序列号就是一样的。

当快进快退，或者跳转播放时间点的时候，PackeQueue 队列的序列号就会 +1，而之前已经放进去队列的 MyAVPacketList 的序列号则保持不变。

举个例子，当前MP4已经播放到了 第20秒的时刻，此时 PackeQueue 队列缓存了 5 帧第 21秒的数据，此时，我快进30秒，跳转到第 50 秒的时刻播放。

由于跳转了，所以队列的序列号会 +1，变成了 2，而之前的 5 帧 MyAVPacketList 的序列号还是 1。两者就会不一样。

因为要开始播放第 50 秒的数据，所以 PackeQueue 队列之前缓存的 5 帧数据就不可用了。丢弃这 5 帧数据就是由下面的代码实现的。

注意看上面圈出来的代码，只有两者相等，才会 break 退出，如果不相等，就会直接 av_packet_unref() 释放，然后再进入 while 循环再从队列取AVPacket。

这样，就能把无效的 5 帧数据全部丢弃，直到从队列读取到序列号一致的 AVPacket 为止。

还有一个重点，就是当从队列取出来的 AVPacket 跟上一次取的 AVPacket 序列号不一样，就会刷新解码器的缓存。

序列号不一样，肯定是因为跳转了播放时间点，而解码器要按顺序解码的，如果不清空缓存，可能会导致马赛克。

假设现在已经从队列读取到 序列号跟队列一样的 AVPacket，就会把 AVPacket 发送给解码器，如下：

由于发送解码器可能会失败，所以 ffplay 做了一下处理，如果失败，就不 unref，直接标记一下 d->packet_pending，下次再继续发送。

此时，已经成功发送 AVPacket 给解码器了。这时候，decoder_decode_frame() 还没有结束，此时此刻还没跳出 最开始的 for (;;) {} 循环。

所以又会重新进入一开始的往解码器读 AVFrame 的逻辑，decoder_decode_frame()函数的逻辑可以说是反着来的，所以看起来有点奇怪。

现在回到一开始的逻辑，如下：

此时，avcodec_receive_frame() 仍然可能还是会返回 EAGAIN，因为不是往解码器发一个AVPacket，就一定有数据可读的。有些是 B 帧，还需要多一个P帧来解码。所以如果 avcodec_receive_frame() 返回 EAGAIN，就会从 PacketQueue 队列再拿出一个 AVPacket 往解码器丢。

现在我们假设 avcodec_receive_frame() 能读出数据了，可以看到，它赋值给了参数 frame，也就是第二个参数。

读到 AVFrame 之后，decoder_decode_frame() 就会直接 return 1 退出了。

注意，decoder_decode_frame() 只从解码器读取到一个 AVFrame 就返回了，如果解码器里面还有缓存的 AVFrame，下次就可以直接取，而不用再从队列拿 AVPacket 再发送给解码器。

这就是为什么从解码器读 AVFrame 要加上这个 if 判断：

if (d->queue->serial == d->pkt_serial) {
    ...
}

因为已经跳转到别的时间播放了，解码器的缓存是以前的时间点缓存的。如果还继续取，窗口画面就有短暂的不准确。

最后做下总结，decoder_decode_frame() 函数的逻辑就是从解码器读取到 一个 AVFrame，为了解码出一个AVFrame，它会从 PacketQueue 队列取 AVPacekt 发送给解码器，需要多少个就取多少个 AVPacekt，直至到能解码出一个 AVFrame。

decoder_decode_frame() 函数有 3 个返回值。

• 返回 1，获取到 AVFrame 。
• 返回 0 ，获取不到 AVFrame ，0 代表已经解码完MP4的所有AVPacket。这种情况一般是 ffplay 播放完了整个 MP4 文件，窗口画面停在最后一帧。但是由于你可以按 C 键重新循环播放，所以即便返回 0 也不能退出 audio_thread 线程。
• 返回 -1，代表 PacketQueue 队列关闭了（abort_request）。返回 -1 会导致 audio_thread() 函数用 goto the_end 跳出 do{}whlle{} 循环，跳出循环之后，audio_thread 线程就会自己结束了。返回 -1 通常是因为关闭了 ffplay 播放器。