FFmpeg 学习路径

一、基础入门

1. FFmpeg 简介

   • FFmpeg 的历史与发展
   • FFmpeg 在多媒体处理中的应用场景
   • FFmpeg API 与命令行工具的区别

2. 开发环境搭建

   • 源码下载与编译（Linux、macOS、Windows 下的编译方法）
   • 配置开发环境（C/C++ 项目中如何引入 FFmpeg 库）
   • 常用编译选项及依赖库说明（如 libx264、libvpx 等）

3. 调试与日志

   • 使用 av_log 设置日志级别
   • 常见错误码解析与调试技巧
   • 常见内存管理问题（引用计数、内存泄露注意事项）

二、核心库概述与 API 学习

2.1 AVFormat —— 封装格式处理

1. 概念介绍

   • 媒体容器与封装格式
   • AVFormatContext 的作用

2. 基本 API

   • avformat_open_input：打开媒体文件或流
   • avformat_find_stream_info：读取流信息
   • av_read_frame：读取数据包（AVPacket）
   • avformat_close_input：关闭文件及释放资源

3. 实战案例

   • 打印多媒体文件的详细信息（av_dump_format）
   • 遍历 AVFormatContext 中的流，提取视频、音频、字幕信息

2.2 AVCodec —— 编解码处理

1. 编码与解码基础

   • 编码器与解码器的区别
   • AVCodec 与 AVCodecContext 的作用

2. 常用 API

   • avcodec_find_decoder / avcodec_find_encoder：查找解码器/编码器
   • avcodec_alloc_context3：分配编解码上下文
   • avcodec_parameters_to_context：复制流参数到上下文
   • avcodec_open2：打开编解码器
   • 解码流程：
     • avcodec_send_packet：发送数据包到解码器
     • avcodec_receive_frame：接收解码后的视频或音频帧
   • 编码流程：
     • avcodec_send_frame：发送原始帧到编码器
     • avcodec_receive_packet：接收编码后的数据包

3. 实战案例

   • 编写简单的视频解码器：从媒体文件读取数据包，解码出 AVFrame 并打印帧信息
   • 编写简单的视频编码器：将原始帧编码为压缩格式数据

2.3 AVUtil —— 通用工具库

1. 主要内容

   • 数据结构与常用类型（如 AVFrame、AVPacket、AVBufferRef）
   • 常用工具函数：错误处理（av_err2str）、内存分配与释放（av_malloc、av_free）
   • 时间基（time_base）的概念及 PTS、DTS 说明

2. 实战案例

   • 利用 AVUtil 进行错误码的输出与调试
   • 使用 av_image_get_buffer_size 与 av_image_fill_arrays 分配和管理图像内存

2.4 SwScale —— 像素格式转换

1. 概念介绍

   • 视频像素格式与分辨率转换的必要性
   • SwsContext 的作用

2. 基本 API

   • sws_getContext：创建缩放上下文
   • sws_scale：执行图像缩放或格式转换
   • sws_freeContext：释放上下文

3. 实战案例

   • 将解码后的帧转换为特定像素格式（如从解码器输出格式转换为 YUV420P 或 RGB）

2.5 SwResample —— 音频重采样

1. 概念介绍

   • 音频采样率、声道数和采样格式转换的需求
   • SwrContext 的作用

2. 基本 API

   • swr_alloc_set_opts：设置重采样参数
   • swr_init：初始化重采样上下文
   • swr_convert：执行采样率转换
   • swr_free：释放上下文

3. 实战案例

   • 编写音频重采样示例，将音频帧从一种采样率或格式转换为另一种

2.6 AVFilter —— 滤镜处理

1. 概念介绍

   • 滤镜在视频与音频处理中的应用
   • AVFilterGraph、AVFilterContext、AVFilterInOut 的作用

2. 基本 API

   • avfilter_graph_alloc：创建滤镜图
   • avfilter_graph_parse_ptr：解析滤镜描述字符串
   • avfilter_graph_config：配置滤镜图
   • av_buffersrc_add_frame / av_buffersink_get_frame：滤镜数据输入与输出

3. 实战案例

   • 应用基本视频滤镜：如视频缩放、旋转、颜色调整等
   • 构建简单的滤镜链处理视频帧

三、综合实战项目

3.1 简单媒体播放器开发

• 利用 AVFormat 与 AVCodec 实现视频文件的解封装和解码
• 使用 SwScale 将解码后的帧转换为目标像素格式
• 集成 SDL2（或其他图形库）实现视频的实时渲染
• 学习处理帧率控制、同步与用户输入事件

3.2 转码工具开发

• 读取输入文件、解码、滤镜处理，再编码输出（视频/音频）
• 多路流处理：同时处理视频和音频流的解码与编码
• 使用 AVFormat mux/demux 实现文件格式转换（如 MP4 ⇔ MKV）

3.3 网络流媒体

• 读取网络视频流（RTMP/HTTP 等），实现流媒体的接收与解码
• 利用 FFmpeg API 实现推流功能（如通过 RTMP 推送编码后的视频流）
• 实现直播录制或实时转码

四、高级主题

1. 多线程与性能优化

   • FFmpeg 内部多线程解码的原理
   • 编写多线程解码/编码应用
   • 硬件加速（如 NVDEC、VAAPI、DXVA 等）的使用

2. 高级滤镜开发

   • 自定义滤镜编写与编译
   • 了解 FFmpeg 滤镜链的调度与优化

3. 源码阅读与二次开发

   • 深入理解 FFmpeg 的模块化设计（libavcodec、libavformat 等内部实现）
   • 分析 ffmpeg.c 主函数及常用工具的源码实现
   • 参与社区，了解最新功能和优化方向

4. 错误处理与鲁棒性设计

   • 异常情况的捕获与处理（流中断、解码错误）
   • 内存泄露排查和资源管理最佳实践

五、学习资源与参考资料

1. 官方文档与 Wiki

   • FFmpeg 官方文档
   • FFmpeg Wiki

2. 书籍与在线教程

   • 《FFmpeg Basics》
   • 各大社区博客和 GitHub 上的示例项目

3. 源码与示例

   • FFmpeg 源码仓库（github 或 ffmpeg.org）
   • 开源项目中基于 FFmpeg 的播放器、转码工具等案例

4. 论坛与社区

   • StackOverflow、Reddit、CSDN 等技术社区
   • FFmpeg 邮件列表和官方论坛

六、学习方法建议

1. 循序渐进
   从简单的示例程序开始，逐步扩展到更复杂的应用程序。先了解数据结构和核心流程，再深入高级应用。

2. 动手实践
   每个模块建议编写一个独立的小程序，比如：

   • 一个只实现媒体信息读取的工具
   • 一个基本的视频解码与显示程序
   • 一个简单的音视频转码工具

3. 源码调试与分析
   通过源码阅读了解 FFmpeg 的内部设计和实现，必要时可设置断点、打印调试信息来追踪数据流动。

4. 参与社区交流
   利用论坛、博客、开源项目等多种渠道，与其他开发者交流经验和问题。

通过以上详细目录，你可以系统性地掌握 FFmpeg API，从基础接口到高级应用均有所涉及。建议在学习过程中多做实验、阅读源码，不断总结和实践，这样才能更好地理解 FFmpeg 的强大功能和底层实现。