FFMPEG 最简滤镜filter使用实例（实现视频缩放，裁剪，水印等）

FFMPEG官网给出了FFMPEG 滤镜使用的实例，它是将视频中的像素点替换成字符，然后从终端输出。我在该实例的基础上稍微的做了修改，使它能够保存滤镜处理过后的文件。在上代码之前先明白几个概念：

Filter:代表单个filter 
    FilterPad:代表一个filter的输入或输出端口，每个filter都可以有多个输入和多个输出，只有输出pad的filter称为source,只有输入pad的filter称为sink 
    FilterLink：若一个filter的输出pad和另一个filter的输入pad名字相同，即认为两个filter之间建立了link 
    FilterChain:代表一串相互连接的filters，除了source和sink外，要求每个filter的输入输出pad都有对应的输出和输入pad

经典示例：

图中的一系列操作共使用了四个filter，分别是 
    splite：将输入的流进行分裂复制，分两路输出。 
    crop：根据给定的参数，对视频进行裁剪 
    vflip：根据给定参数，对视频进行翻转等操作 
    overlay：将一路输入覆盖到另一路之上，合并输出为一路视频

下面上代码：

1. /*=============================================================================
2. #     FileName: filter_video.c
3. #         Desc: an example of ffmpeg fileter
4. #       Author: licaibiao
5. #   LastChange: 2017-03-16
6. =============================================================================*/
7. #define _XOPEN_SOURCE 600 /* for usleep */
8. #include <unistd.h>
9. #include "avcodec.h"
10. #include "avformat.h"
11. #include "avfiltergraph.h"
12. #include "avcodec.h"
13. #include "buffersink.h"
14. #include "buffersrc.h"
15. #include "opt.h"
16. #define SAVE_FILE
17. const charchar *filter_descr = "scale=iw*2:ih*2";
18. static AVFormatContext *fmt_ctx;
19. static AVCodecContext *dec_ctx;
20. AVFilterContext *buffersink_ctx;
21. AVFilterContext *buffersrc_ctx;
22. AVFilterGraph *filter_graph;
23. static int video_stream_index = -1;
24. static int64_t last_pts = AV_NOPTS_VALUE;
25. static int open_input_file(const charchar *filename)
26. {
27. int ret;
28. AVCodec *dec;
29. if ((ret = avformat_open_input(&fmt_ctx, filename, NULL, NULL)) < 0) {
30. av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot open input file\n");
31. return ret;
32. }
33. if ((ret = avformat_find_stream_info(fmt_ctx, NULL)) < 0) {
34. av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot find stream information\n");
35. return ret;
36. }
37. /* select the video stream  判断流是否正常 */
38. ret = av_find_best_stream(fmt_ctx, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, &dec, 0);
39. if (ret < 0) {
40. av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a video stream in the input file\n");
41. return ret;
42. }
43. video_stream_index = ret;
44. dec_ctx = fmt_ctx->streams[video_stream_index]->codec;
45. av_opt_set_int(dec_ctx, "refcounted_frames", 1, 0); /* refcounted_frames 帧引用计数 */
46. /* init the video decoder */
47. if ((ret = avcodec_open2(dec_ctx, dec, NULL)) < 0) {
48. av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video decoder\n");
49. return ret;
50. }
51. return 0;
52. }
53. static int init_filters(const charchar *filters_descr)
54. {
55. char args[512];
56. int ret = 0;
57. AVFilter *buffersrc  = avfilter_get_by_name("buffer");     /* 输入buffer filter */
58. AVFilter *buffersink = avfilter_get_by_name("buffersink"); /* 输出buffer filter */
59. AVFilterInOut *outputs = avfilter_inout_alloc();
60. AVFilterInOut *inputs  = avfilter_inout_alloc();
61. AVRational time_base = fmt_ctx->streams[video_stream_index]->time_base;   /* 时间基数 */
62. #ifndef SAVE_FILE
63. enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_GRAY8, AV_PIX_FMT_NONE };
64. #else
65. enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_NONE };
66. #endif
67. filter_graph = avfilter_graph_alloc();                     /* 创建graph  */
68. if (!outputs || !inputs || !filter_graph) {
69. ret = AVERROR(ENOMEM);
70. goto end;
71. }
72. /* buffer video source: the decoded frames from the decoder will be inserted here. */
73. snprintf(args, sizeof(args),
74. "video_size=%dx%d:pix_fmt=%d:time_base=%d/%d:pixel_aspect=%d/%d",
75. dec_ctx->width, dec_ctx->height, dec_ctx->pix_fmt,
76. time_base.num, time_base.den,
77. dec_ctx->sample_aspect_ratio.num, dec_ctx->sample_aspect_ratio.den);
78. /* 创建并向FilterGraph中添加一个Filter */
79. ret = avfilter_graph_create_filter(&buffersrc_ctx, buffersrc, "in",
80. args, NULL, filter_graph);
81. if (ret < 0) {
82. av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot create buffer source\n");
83. goto end;
84. }
85. /* buffer video sink: to terminate the filter chain. */
86. ret = avfilter_graph_create_filter(&buffersink_ctx, buffersink, "out",
87. NULL, NULL, filter_graph);
88. if (ret < 0) {
89. av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot create buffer sink\n");
90. goto end;
91. }
92. /* Set a binary option to an integer list. */
93. ret = av_opt_set_int_list(buffersink_ctx, "pix_fmts", pix_fmts,
94. AV_PIX_FMT_NONE, AV_OPT_SEARCH_CHILDREN);
95. if (ret < 0) {
96. av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot set output pixel format\n");
97. goto end;
98. }
99. /*
100. * Set the endpoints for the filter graph. The filter_graph will
101. * be linked to the graph described by filters_descr.
102. */
103. /*
104. * The buffer source output must be connected to the input pad of
105. * the first filter described by filters_descr; since the first
106. * filter input label is not specified, it is set to "in" by
107. * default.
108. */
109. outputs->name       = av_strdup("in");
110. outputs->filter_ctx = buffersrc_ctx;
111. outputs->pad_idx    = 0;
112. outputs->next       = NULL;
113. /*
114. * The buffer sink input must be connected to the output pad of
115. * the last filter described by filters_descr; since the last
116. * filter output label is not specified, it is set to "out" by
117. * default.
118. */
119. inputs->name       = av_strdup("out");
120. inputs->filter_ctx = buffersink_ctx;
121. inputs->pad_idx    = 0;
122. inputs->next       = NULL;
123. /* Add a graph described by a string to a graph */
124. if ((ret = avfilter_graph_parse_ptr(filter_graph, filters_descr,
125. &inputs, &outputs, NULL)) < 0)
126. goto end;
127. /* Check validity and configure all the links and formats in the graph */
128. if ((ret = avfilter_graph_config(filter_graph, NULL)) < 0)
129. goto end;
130. end:
131. avfilter_inout_free(&inputs);
132. avfilter_inout_free(&outputs);
133. return ret;
134. }
135. #ifndef SAVE_FILE
136. static void display_frame(const AVFrame *frame, AVRational time_base)
137. {
138. int x, y;
139. uint8_t *p0, *p;
140. int64_t delay;
141. if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE) {
142. if (last_pts != AV_NOPTS_VALUE) {
143. /* sleep roughly the right amount of time;
144. * usleep is in microseconds, just like AV_TIME_BASE. */
145. /* 计算 pts 是用来把时间戳从一个时基调整到另外一个时基时候用的函数 */
146. delay = av_rescale_q(frame->pts - last_pts,
147. time_base, AV_TIME_BASE_Q);
148. if (delay > 0 && delay < 1000000)
149. usleep(delay);
150. }
151. last_pts = frame->pts;
152. }
153. /* Trivial ASCII grayscale display. */
154. p0 = frame->data[0];
155. puts("\033c");
156. for (y = 0; y < frame->height; y++) {
157. p = p0;
158. for (x = 0; x < frame->width; x++)
159. putchar(" .-+#"[*(p++) / 52]);
160. putchar('\n');
161. p0 += frame->linesize[0];
162. }
163. fflush(stdout);
164. }
165. #else
166. FILEFILE * file_fd;
167. static void write_frame(const AVFrame *frame)
168. {
169. static int printf_flag = 0;
170. if(!printf_flag){
171. printf_flag = 1;
172. printf("frame widht=%d,frame height=%d\n",frame->width,frame->height);
173. if(frame->format==AV_PIX_FMT_YUV420P){
174. printf("format is yuv420p\n");
175. }
176. else{
177. printf("formet is = %d \n",frame->format);
178. }
179. }
180. fwrite(frame->data[0],1,frame->width*frame->height,file_fd);
181. fwrite(frame->data[1],1,frame->width/2*frame->height/2,file_fd);
182. fwrite(frame->data[2],1,frame->width/2*frame->height/2,file_fd);
183. }
184. #endif
185. int main(int argc, charchar **argv)
186. {
187. int ret;
188. AVPacket packet;
189. AVFrame *frame = av_frame_alloc();
190. AVFrame *filt_frame = av_frame_alloc();
191. int got_frame;
192. #ifdef SAVE_FILE
193. file_fd = fopen("test.yuv","wb+");
194. #endif
195. if (!frame || !filt_frame) {
196. perror("Could not allocate frame");
197. exit(1);
198. }
199. if (argc != 2) {
200. fprintf(stderr, "Usage: %s file\n", argv[0]);
201. exit(1);
202. }
203. av_register_all();
204. avfilter_register_all();
205. if ((ret = open_input_file(argv[1])) < 0)
206. goto end;
207. if ((ret = init_filters(filter_descr)) < 0)
208. goto end;
209. /* read all packets */
210. while (1) {
211. if ((ret = av_read_frame(fmt_ctx, &packet)) < 0)
212. break;
213. if (packet.stream_index == video_stream_index) {
214. got_frame = 0;
215. ret = avcodec_decode_video2(dec_ctx, frame, &got_frame, &packet);
216. if (ret < 0) {
217. av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error decoding video\n");
218. break;
219. }
220. if (got_frame) {
221. frame->pts = av_frame_get_best_effort_timestamp(frame);    /* pts: Presentation Time Stamp */
222. /* push the decoded frame into the filtergraph */
223. if (av_buffersrc_add_frame_flags(buffersrc_ctx, frame, AV_BUFFERSRC_FLAG_KEEP_REF) < 0) {
224. av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Error while feeding the filtergraph\n");
225. break;
226. }
227. /* pull filtered frames from the filtergraph */
228. while (1) {
229. ret = av_buffersink_get_frame(buffersink_ctx, filt_frame);
230. if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF)
231. break;
232. if (ret < 0)
233. goto end;
234. #ifndef SAVE_FILE
235. display_frame(filt_frame, buffersink_ctx->inputs[0]->time_base);
236. #else
237. write_frame(filt_frame);
238. #endif
239. av_frame_unref(filt_frame);
240. }
241. /* Unreference all the buffers referenced by frame and reset the frame fields. */
242. av_frame_unref(frame);
243. }
244. }
245. av_packet_unref(&packet);
246. }
247. end:
248. avfilter_graph_free(&filter_graph);
249. avcodec_close(dec_ctx);
250. avformat_close_input(&fmt_ctx);
251. av_frame_free(&frame);
252. av_frame_free(&filt_frame);
253. if (ret < 0 && ret != AVERROR_EOF) {
254. fprintf(stderr, "Error occurred: %s\n", av_err2str(ret));
255. exit(1);
256. }
257. #ifdef SAVE_FILE
258. fclose(file_fd);
259. #endif
260. exit(0);
261. }

该工程中，我的Makefile文件如下：

1. OUT_APP      = test
2. INCLUDE_PATH = /usr/local/include/
3. INCLUDE = -I$(INCLUDE_PATH)libavutil/ -I$(INCLUDE_PATH)libavdevice/ \
4. -I$(INCLUDE_PATH)libavcodec/ -I$(INCLUDE_PATH)libswresample \
5. -I$(INCLUDE_PATH)libavfilter/ -I$(INCLUDE_PATH)libavformat \
6. -I$(INCLUDE_PATH)libswscale/
7. FFMPEG_LIBS = -lavformat -lavutil -lavdevice -lavcodec -lswresample -lavfilter -lswscale
8. SDL_LIBS    =
9. LIBS        = $(FFMPEG_LIBS)$(SDL_LIBS)
10. COMPILE_OPTS = $(INCLUDE)
11. C            = c
12. OBJ          = o
13. C_COMPILER   = cc
14. C_FLAGS      = $(COMPILE_OPTS) $(CPPFLAGS) $(CFLAGS)
15. LINK         = cc -o
16. LINK_OPTS    = -lz -lm  -lpthread
17. LINK_OBJ     = test.o
18. .$(C).$(OBJ):
19. $(C_COMPILER) -c $(C_FLAGS) $<
20. $(OUT_APP): $(LINK_OBJ)
21. $(LINK)$@  $(LINK_OBJ)  $(LIBS) $(LINK_OPTS)
22. clean:
23. -rm -rf *.$(OBJ) $(OUT_APP) core *.core *~ *yuv

运行结果如下：

1. licaibiao@ubuntu:~/test/FFMPEG/filter$ ls
2. Makefile  school.flv  test  test.c  test.o
3. licaibiao@ubuntu:~/test/FFMPEG/filter$ ./test school.flv
4. [flv @ 0x12c16c0] video stream discovered after head already parsed
5. [flv @ 0x12c16c0] audio stream discovered after head already parsed
6. frame widht=1024,frame height=576
7. format is yuv420p
8. licaibiao@ubuntu:~/test/FFMPEG/filter$ ls
9. Makefile  school.flv  test  test.c  test.o  test.yuv

在这里，我打印出来了输出视频的格式和图片的长和宽，该实例生成的是一个YUV420 格式的视频，使用YUV播放器播放视频的时候，需要设置正确的视频长度和宽度。在代码中通过设置enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_NONE };来设置输出格式。

过滤器的参数设置是通过const char *filter_descr = "scale=iw*2:ih*2"; 来设置。它表示将视频的长和框都拉伸到原来的两倍。具体的filter参数可以通过命令：ffmpeg -filters 来查询。结果如下：

1. Filters:
2. T.. = Timeline support
3. .S. = Slice threading
4. ..C = Command support
5. A = Audio input/output
6. V = Video input/output
7. N = Dynamic number and/or type of input/output
8. | = Source or sink filter
9. ... abench            A->A       Benchmark part of a filtergraph.
10. ... acompressor       A->A       Audio compressor.
11. ... acrossfade        AA->A      Cross fade two input audio streams.
12. ... acrusher          A->A       Reduce audio bit resolution.
13. .............................................................................

在上面的代码中，我们设置的是将图片拉升到原来图像的两倍，其显示效果如下，可能是截图的问题，这里看好像没有拉伸到两倍。

原图

拉伸后

在上面的代码中，我们设置的是：

const char *filter_descr = "scale=iw*2:ih*2";   iw 表示输入视频的宽，ih表示输入视频的高。可以任意比例的缩放视频。这里*2 表示放大两倍,如果是/2表示缩小两倍。

视频缩放还可以直接设置：

const char *filter_descr = "scale=320:240"; 设置视频输出宽为320，高位240，当然也是可以随意的设置其他的参数。

视频的裁剪可以设置为：

const char *filter_descr = "crop=320:240:0:0";   具体含义是 crop=width:height:x:y，其中 width 和 height 表示裁剪后的尺寸，x:y 表示裁剪区域的左上角坐标。

视频添加一个网格水印可以设置为：

const char *filter_descr = "drawgrid=width=100:height=100:thickness=2:color=red@0.5";    具体含义是 width 和 height 表示添加网格的宽和高，thickness表示网格的线宽，color表示颜色 。其效果如下：

更多filter参数的使用，可以直接参考ffmpeg 的官方文档：http://www.ffmpeg.org/ffmpeg-filters.html