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音视频学习 (六) FFmpeg 4.2.2 交叉编译

本贴最后更新于 1772 天前，其中的信息可能已经时过境迁

前言

​ 该篇文章起就正式进入音视频学习了，在进入音视频学习之前我们必须要先学习 FFmpeg 这个库，这个库非常强大，强大到什么地步呢 ？可以说只要做音视频的没有人不了解它，包括国内外一些比较出名的播放器也用到了 FFmpeg 这个库。

FFmpeg 定义

​ FFmpeg 既是一款音视频编解码工具，同时也是一组音视频编解码开发套件，作为编解码开发套件，他为开发者提供了丰富的音视频处理的调用接口。

​ FFmpeg 提供了多种媒体格式的封装和解封装，包括多种音视频编码、多种协议的流媒体、多种色彩格式转换、多种采样率转换、多种码率转换等; FFmpeg 框架提供了多种丰富的插件模块，包含封装与解封转的插件、编码与解码的插件等。

FFmpeg 历史

​ FFmpeg 由法国天才程序员 Fabrice Bellard 在 2000 年的时开发出初版；后来发展到 2004 年， Fabrice Bellard 找到了接手人，这个人至今还在维护 FFmpeg 的 Michael Niedermayer 。Michael Niedermayer 对 FFmpeg 的贡献非常大，其将滤镜子系统 libavfilter 加入 FFmpeg 项目中，使得 FFmpeg 的多媒体处理更加多样、更加方便。在 FFmpeg 发布了 0.5 版本之后，很长一段时间没有进行新版本的发布，直到后来 FFmpeg 采用了 Git 作为版本控制服务器以后才开始继续进行代码更新、版本发布，当然也是时隔多年之后了；2011 年 3 月，在 FFmpeg 项目中有一些提交者对 FFmpeg 的项目管理方式并不满意，因而重新创建了一个新的项目，命名为 Libav, 该项目尽管至今并没有 FFmpeg 发展这么迅速，但是提交权限相对 FFmpeg 更加开放；2015 年 8 月，Michael Niedermayer 主动辞去 FFmpeg 项目负责人的职务。Michael Niedermayter 从 Libav 中移植了大量的代码和功能到 FFmpeg 中，Michael Niedermayter 辞职的主要目的是希望两个项目最终能够一起发展，若能够合并则更好。时至今日，在大多数的 Linux 发行版本系统中已经使用 FFmpeg 来进行多媒体处理。

FFmpeg 可以通过以下方式自由获取源代码，具体方式如下:

FFmpeg 模块介绍

​ FFmpeg 框架的基本组成包含 libavcodec 、libavformat、libavfilter、libavdevice 、libavutil 等模块。

下面针对这些模块做一个大概的介绍。

  • libavcodec:

    编解码库，封装了 Codec 层，但是有一些 codec 是具备自己的 License 的，FFmpeg 不会默认添加像 libx264、FDK-AAC、Lame 等库，但是 FFmpeg 像一个平台，可以将其他的第三方 codec 以插件的方式添加进来，为开发者提供统一接口

  • libavformat:

    文件格式和协议库，封装了 Protocol 层和 Demuxer、Muxer 层，使得协议和格式对于开发者来说是透明的

  • libavfilter:

    音视频滤镜库，该模块包含了音频特效和视频特效的处理，在使用 FFmpeg 的 API 进行编解码的过程中，可以使用该模块高效的为音视频数据做特效处理

  • libavdevice:

    输入输出设备库，比如需要编译出播放声音或者视频的工具 ffplay，就需要确保该模块是打开的，同事也需要 libsdl 的预先编译，该设备模块播放声音和视频都又是使用 libsdl 库

  • libavutil:

    核心工具库，最基础模块之一，其他模块都会依赖该库做一些基本的音视频处理操作

  • libswresample:

    用于音频重采样，可以对数字音频进行声道数、数据格式、采样率等多种基本信息的转换

  • libswscale

    该模块用于图像格式转换，可以将 YUV 的数据转换为 RGB 的数据

  • libpostproc

    该模块用于进行后期处理，当我们使用 filter 的时候，需要打开这个模块，filter 会用到这个模块的一些基础函数

    比较老的 ffmpeg 还会编译出 avresamle 模块，也是用于对音频原始出具进行重采样的，但是已经被废弃，推荐使用 libswresample 替代

    另外，库里还可以包含对 H.264/MPEG-4 AVC 视频编码的 X264 库，是最常用的有损视频编码器，支持 CBR、VBR 模式，可以在编码的过程中直接改变码率的设置，在直播的场景中非常适用！可以做码率自适应的功能。

下载 FFmpeg

FFmpeg 官网 直接下载源码方式

在 linux 环境中，命令下载:

//1. 命令下载
wget https://ffmpeg.org/releases/ffmpeg-4.2.2.tar.bz2
//2. 安装解压缩工具
yum -y install bzip2
//3. 解压 FFmpeg 
tar -jxvf ffmpeg-4.2.2.tar.bz2

编译 FFmpeg

编译环境

  • ffmpeg-4.2.2
  • Centos 7
  • android-ndk-r17c-linux-x86_64.zip

configure 脚本介绍

#!/bin/sh
...

#帮组选项
Help options:
  --help                   print this message
  --quiet                  Suppress showing informative output
  --list-decoders          show all available decoders
  --list-encoders          show all available encoders
  --list-hwaccels          show all available hardware accelerators
  --list-demuxers          show all available demuxers
  --list-muxers            show all available muxers
  --list-parsers           show all available parsers
  --list-protocols         show all available protocols
  --list-bsfs              show all available bitstream filters
  --list-indevs            show all available input devices
  --list-outdevs           show all available output devices
  --list-filters           show all available filters

#标准选项
#--disable  代表关闭状态 ；--enable   代表开启状态
Standard options:
  --logfile=FILE           log tests and output to FILE [ffbuild/config.log]
  --disable-logging        do not log configure debug information
  --fatal-warnings         fail if any configure warning is generated
  
  #我们最终编译好的动态静态库位置，必须设置
  --prefix=PREFIX          install in PREFIX [$prefix_default]
  
  --bindir=DIR             install binaries in DIR [PREFIX/bin]
  --datadir=DIR            install data files in DIR [PREFIX/share/ffmpeg]
  --docdir=DIR             install documentation in DIR [PREFIX/share/doc/ffmpeg]
  --libdir=DIR             install libs in DIR [PREFIX/lib]
  --shlibdir=DIR           install shared libs in DIR [LIBDIR]
  --incdir=DIR             install includes in DIR [PREFIX/include]
  --mandir=DIR             install man page in DIR [PREFIX/share/man]
  --pkgconfigdir=DIR       install pkg-config files in DIR [LIBDIR/pkgconfig]
  --enable-rpath           use rpath to allow installing libraries in paths
                           not part of the dynamic linker search path
                           use rpath when linking programs (USE WITH CARE)
  --install-name-dir=DIR   Darwin directory name for installed targets

Licensing options:
  --enable-gpl             allow use of GPL code, the resulting libs
                           and binaries will be under GPL [no]
  --enable-version3        upgrade (L)GPL to version 3 [no]
  --enable-nonfree         allow use of nonfree code, the resulting libs
                           and binaries will be unredistributable [no]

Configuration options:
#开启静态库
  --disable-static         do not build static libraries [no]
#关闭动态库
  --enable-shared          build shared libraries [no
#可以优化库的大小
  --enable-small           optimize for size instead of speed
  --disable-runtime-cpudetect disable detecting CPU capabilities at runtime (smaller binary)
  --enable-gray            enable full grayscale support (slower color)
  --disable-swscale-alpha  disable alpha channel support in swscale
  --disable-all            disable building components, libraries and programs
  --disable-autodetect     disable automatically detected external libraries [no]

Program options:
#我们不需要使用程序，不需要在Windows中执行，某.exe程序，我们只需要在代码中使用  [此命令操作的是下面三项]
  --disable-programs       do not build command line programs
  #使用FFmpeg命令
  --disable-ffmpeg         disable ffmpeg build
  #播放器
  --disable-ffplay         disable ffplay build
  --disable-ffprobe        disable ffprobe build

Documentation options:
  --disable-doc            do not build documentation
  --disable-htmlpages      do not build HTML documentation pages
  --disable-manpages       do not build man documentation pages
  --disable-podpages       do not build POD documentation pages
  --disable-txtpages       do not build text documentation pages

#模块选项
Component options:
#可以操控我们的摄像头-（Android中是不支持））
  --disable-avdevice       disable libavdevice build
#audio video codec(编码 和 解码)
  --disable-avcodec        disable libavcodec build
#音视频格式生成和解析相关
  --disable-avformat       disable libavformat build
#音频重采样（如果想把单声道，变成双声道）
  --disable-swresample     disable libswresample build
#对视频显示相关（对视频的缩放，放大 缩小）
  --disable-swscale        disable libswscale build
#后期处理，很少用，可以关闭掉
  --disable-postproc       disable libpostproc build
#给视频加水印，加字幕，特殊效果
  --disable-avfilter       disable libavfilter build
  --enable-avresample      enable libavresample build (deprecated) [no]
  --disable-pthreads       disable pthreads [autodetect]
  --disable-w32threads     disable Win32 threads [autodetect]
  --disable-os2threads     disable OS/2 threads [autodetect]
  --disable-network        disable network support [no]
  --disable-dct            disable DCT code
  --disable-dwt            disable DWT code
  --disable-error-resilience disable error resilience code
  --disable-lsp            disable LSP code
  --disable-lzo            disable LZO decoder code
  --disable-mdct           disable MDCT code
  --disable-rdft           disable RDFT code
  --disable-fft            disable FFT code
  --disable-faan           disable floating point AAN (I)DCT code
  --disable-pixelutils     disable pixel utils in libavutil

Individual component options:
  --disable-everything     disable all components listed below
  --disable-encoder=NAME   disable encoder NAME
  --enable-encoder=NAME    enable encoder NAME
#编码可以去关闭掉
  --disable-encoders       disable all encoders
  --disable-decoder=NAME   disable decoder NAME
  --enable-decoder=NAME    enable decoder NAME
  --disable-decoders       disable all decoders
  --disable-hwaccel=NAME   disable hwaccel NAME
  --enable-hwaccel=NAME    enable hwaccel NAME
  --disable-hwaccels       disable all hwaccels
  --disable-muxer=NAME     disable muxer NAME
  --enable-muxer=NAME      enable muxer NAME
  #混合封装（音视频等于 一段音频 一段视频 合并在一起 就是.mp4，不想这样就可以关闭）
  --disable-muxers         disable all muxers
  --disable-demuxer=NAME   disable demuxer NAME
  --enable-demuxer=NAME    enable demuxer NAME
  --disable-demuxers       disable all demuxers
  --enable-parser=NAME     enable parser NAME
  --disable-parser=NAME    disable parser NAME
  --disable-parsers        disable all parsers
  --enable-bsf=NAME        enable bitstream filter NAME
  --disable-bsf=NAME       disable bitstream filter NAME
  --disable-bsfs           disable all bitstream filters
  --enable-protocol=NAME   enable protocol NAME
  --disable-protocol=NAME  disable protocol NAME
  --disable-protocols      disable all protocols
  --enable-indev=NAME      enable input device NAME
  --disable-indev=NAME     disable input device NAME
  --disable-indevs         disable input devices
  --enable-outdev=NAME     enable output device NAME
  --disable-outdev=NAME    disable output device NAME
  --disable-outdevs        disable output devices
  --disable-devices        disable all devices
  --enable-filter=NAME     enable filter NAME
  --disable-filter=NAME    disable filter NAME
  --disable-filters        disable all filters
...

编写 FFmpeg4.2.2 shell 脚本

#!/bin/bash

#NDK_ROOT 变量指向 ndk 目录
NDK_ROOT=$NDK_HOME

#TOOLCHAIN 变量指向 ndk 中的交叉编译gcc所在的目录。注意 NDK 高版本 18 开始移除了 #gcc 使用了 clang 
TOOLCHAIN=$NDK_ROOT/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/linux-x86_64

#指定android api版本
ANDROID_API=17

#此变量用于编译完成之后的库与头文件存放在哪个目录
PREFIX=./android/armeabi-v7a

#执行configure脚本，用于生成makefile
#--prefix : 安装目录
#--enable-small : 优化大小
#--disable-programs : 不编译ffmpeg程序(命令行工具)，我们是需要获得静态(动态)库。
#--disable-avdevice : 关闭avdevice模块，此模块在android中无用
#--disable-encoders : 关闭所有编码器 (播放不需要编码)
#--disable-muxers :  关闭所有复用器(封装器)，不需要生成mp4这样的文件，所以关闭
#--disable-filters :关闭视频滤镜
#--enable-cross-compile : 开启交叉编译
#--cross-prefix: gcc的前缀 xxx/xxx/xxx-gcc 则给xxx/xxx/xxx-
#disable-shared enable-static 不写也可以，默认就是这样的。
#--sysroot: 
#--extra-cflags: 会传给gcc的参数
#--arch --target-os : 必须要给

./configure \
--prefix=$PREFIX \
--enable-small \
--disable-programs \
--disable-avdevice \
--disable-encoders \
--disable-muxers \
--disable-filters \
--enable-cross-compile \
--cross-prefix=$TOOLCHAIN/bin/arm-linux-androideabi- \
--disable-shared \
--enable-static \
--sysroot=$NDK_ROOT/platforms/android-$ANDROID_API/arch-arm \
--extra-cflags="-isysroot $NDK_ROOT/sysroot -isystem $NDK_ROOT/sysroot/usr/include/arm-linux-androideabi -D__ANDROID_API__=$ANDROID_API -U_FILE_OFFSET_BITS  -DANDROID -ffunction-sections -funwind-tables -fstack-protector-strong -no-canonical-prefixes -march=armv7-a -mfloat-abi=softfp -mfpu=vfpv3-d16 -mthumb -Wa,--noexecstack -Wformat -Werror=format-security  -O0 -fPIC" \
--arch=arm \
--target-os=android

#上面运行脚本生成makefile之后，使用make执行脚本
make clean
make
make install

可以根据自己项目中的实际需求来传参。

编译遇见的坑:

  1. arm-linux-androideabi-gcc is unable to create an executable file

    原因：
    FFmpeg 4.2.2 版本默认使用了 clang 进行编译
    解决：

    //1. 修改 configure 文件
vim configure
//2. 把 默认的 clang 修改为 gcc
if test "$target_os" = android; then
   # cc_default="clang"
		 cc_default="gcc"
fi

  2. nasm/yasm not found or too old. Use --disable-x86asm for a crippled build.

    分析：yasm 是汇编编译器，ffmpeg 为了提高效率使用了汇编指令，如 MMX 和 SSE 等。

    所以系统中未安装 yasm 时，就会报上面错误。

    解决错误：安装yasm编译器。安装方法如下：

1）下载：[yasm的下载链接]
wget http://www.tortall.net/projects/yasm/releases/yasm-1.3.0.tar.gz

2）解压：把下载下来的压缩包进行解压
tar -zxvf yasm-1.3.0.tar.gz

3）切换路径： 
cd yasm-1.3.0

4）执行配置： 
./configure

5）编译：
make

6）安装：
make install

  3. config.mak 文件没有生成

    解决：
    执行 ./configure --disable-x86asm 生成 config.mak 文件

    更多坑错误请点击此处查看

错误解决完之后，按下回车键，如果出现如下输出，就开始在编译了:

大概等 10 分钟左右就会编译完成，如下所示就代表编译静态库成功了:

如果想编译动态库，仅仅修改下参数就行了，如下所示:

#开启动态库
--enable-shared \
#关闭静态库
--disable-static \

压缩:

tar -zcvf ffmpeg_android.tar.gz android

利用 FileZill 工具 从服务器端把编译好的静态文件导出到电脑本地，导出完之后我们就在 AS 中测试编译的 .a 文件是否有误。

Android 集成交叉编译之后的 FFmpeg 静态库

  1. 创建一个 C/C++ 项目的 Android 工程，并把编译好的静态库导入项目中，如下结构:

  2. 编写 JNI 代码

    #include <jni.h>

// 有坑，会报错，必须混合编译
//#include <libavutil/avutil.h>

extern "C" {
#include <libavutil/avutil.h>
}


/**
 * 拿到 ffmpeg 当前版本
 * @return
 */
const char *getFFmpegVer() {
    return av_version_info();
}

extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_devyk_ffmpeg_MainActivity_getFFmpegVersion(JNIEnv *env, jclass type) {
    return env->NewStringUTF(getFFmpegVer());
}

  3. 编写 CMakeLists.txt 脚本

    #指定 Cmake 最低版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

#找到包含所有的cpp文件
file(GLOB allCpp *.cpp)

#打印当前 cmakeLists 的路径
message("当前cmakel路径: ${CMAKE_SOURCE_DIR} \n cpu架构：${CMAKE_ANDROID_ARCH_ABI}")

add_library(
        ffmpeg_lib

        SHARED

        ${allCpp})

find_library(
        log-lib

        log)

# 引入FFmpeg的头文件
include_directories(${CMAKE_SOURCE_DIR}/include)

# 引入FFmpeg的库文件，设置内部的方式引入，指定库的目录是 -L  指定具体的库-l
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -L${CMAKE_SOURCE_DIR}/${CMAKE_ANDROID_ARCH_ABI}")

target_link_libraries(
        ffmpeg_lib

        # 具体的库文件，链接到总库
        # 这样写会报错，有坑
        # avcodec avfilter avformat avutil swresample swscale

        # 先把有依赖的库，先依赖进来
        avformat avcodec avfilter avutil swresample swscale

        ${log-lib})

  4. app/build.gradle 配置

    apply plugin: 'com.android.application'
android {
    compileSdkVersion 29
    buildToolsVersion "29.0.2"
  	...
    defaultConfig {
      ...
        externalNativeBuild(){
            cmake{
                abiFilters "armeabi-v7a" //指定编译为 armeabi-v7a
            }
        }
    }
...
    externalNativeBuild(){
        cmake{
          //指定构建 C++ 代码脚本
            path 'src/main/cpp/CMakeLists.txt'
        }
    }
}
...

  5. MainActivity 测试代码

    public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    static {
        System.loadLibrary("ffmpeg_lib");
    }

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        TextView ffmpegVer = findViewById(R.id.ffmpeg_ver);
        ffmpegVer.setText("当前 FFmpeg 版本为:" + getFFmpegVersion());
    }


    /**
     * @return 返回当前
     */
    public native static String getFFmpegVersion();
}

    效果:

到这里 FFmpeg 编译及导入 AS 使用已经全部介绍完了，动态库编译及使用需要自己动手去实践了，使用方式都大同小异。

总结

在编译 FFmpeg 的时候会出现很多坑，基本上每个版本的 shell 脚本编写都不一样，所以如果对 Shell 不太了解的，建议先去复习一下。

该篇文章下来咱们用到了交叉编译、 Shell 脚本、 JNI 、Cmake 的知识，如果对这些基础还不了解的一定要先去把基础学好。也可以看我之前系列基础文章。

感谢

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    请问一下关闭 yasm 是只会对性能产生影响，对功能会用影响吗？想使用命令行工具的话除了 --enable-programs 之外还有什么需要开启吗？谢谢

yangkun19921001
一个热爱编程的码农。 北京
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