1. 概述
视频播放是移动应用程序中常用的一个功能，而音视频编解码就涉及到对不同音视频格式的支持，以及对音视频的解码和播放处理。本文主要介绍如何使用 Go 语言的函数实现简单的音视频解码播放功能。
2. 音视频解码
音视频解码是指将压缩的音视频数据解码为可播放的音视频格式的过程。音视频格式有很多种，如MP3、H.264、AAC等等，不同的格式都有各自不同的解码方式。使用 Go 语言解码音视频可以使用 ffmpeg 库。ffmpeg 库是跨平台的音视频处理工具，它包含了许多丰富的音视频解码器，可以解码多种格式的音视频文件。
2.1 安装 ffmpeg 库
在 Ubuntu 系统可以通过 apt 命令安装。在终端输入以下命令进行安装。
sudo apt install ffmpeg
在 Mac 系统可以通过 Homebrew 命令安装。
brew install ffmpeg
3. 音视频解码播放
基于 Go 语言函数实现简单的音视频解码播放功能，需要使用 ffmpeg 库和 Go 语言的 cgo 机制结合使用。
3.1 C 语言调用 ffmpeg 库
首先，我们需要先创建一个 C 语言的文件，该文件调用 ffmpeg 库函数进行相应的音视频解码。
下面是一个简单的 C 文件，该文件使用 ffmpeg 库进行解码：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <inttypes.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libswresample/swresample.h>
#define MAX_AUDIO_FRAME_SIZE 192000 // 1 second of 48khz 32bit audio
int main(int argc, char* argv[])
{
char* input_file = argv[1];
AVFormatContext* avfmt_ctx = NULL;
int audio_stream_index = -1;
AVCodecParameters* avcodec_params = NULL;
AVCodecContext* avcodec_ctx = NULL;
AVCodec* avcodec = NULL;
AVPacket* avpkt = NULL;
AVFrame* avframe = NULL;
SwrContext* swr_ctx = NULL;
// av_register_all();
avformat_network_init();
avfmt_ctx = avformat_alloc_context();
if (avformat_open_input(&avfmt_ctx, input_file, NULL, NULL) != 0) {
printf("Could not open input file\n");
exit(1);
}
if (avformat_find_stream_info(avfmt_ctx, NULL) < 0) {
printf("Failed to retrieve input stream information\n");
exit(1);
}
for (int i = 0; i < avfmt_ctx->nb_streams; i++) {
AVStream* stream = avfmt_ctx->streams[i];
if (stream->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO
&& audio_stream_index == -1) {
avcodec_params = stream->codecpar;
audio_stream_index = i;
break;
}
}
if (audio_stream_index == -1) {
printf("Could not find audio stream\n");
exit(1);
}
avcodec = avcodec_find_decoder(avcodec_params->codec_id);
if (!avcodec) {
printf("Failed to find decoder\n");
exit(1);
}
avcodec_ctx = avcodec_alloc_context3(avcodec);
if (avcodec_parameters_to_context(avcodec_ctx, avcodec_params) < 0) {
printf("Failed to copy decoder parameters to codec context\n");
exit(1);
}
if (avcodec_open2(avcodec_ctx, avcodec, NULL) < 0) {
printf("Failed to open audio decoder\n");
exit(1);
}
avpkt = av_packet_alloc();
avframe = av_frame_alloc();
while (av_read_frame(avfmt_ctx, avpkt) == 0) {
if (avpkt->stream_index == audio_stream_index) {
int ret = avcodec_send_packet(avcodec_ctx, avpkt);
if (ret < 0 || ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF) {
continue;
}
while ((ret = avcodec_receive_frame(avcodec_ctx, avframe)) == 0) {
// TODO: Process audio frame
}
}
av_packet_unref(avpkt);
}
avformat_close_input(&avfmt_ctx);
avformat_free_context(avfmt_ctx);
avcodec_free_context(&avcodec_ctx);
av_packet_free(&avpkt);
av_frame_free(&avframe);
return 0;
}
上面的代码实现了音视频的解码，我们需要将该 C 代码编译成动态链接库文件，然后，在 Go 语言中调用该动态链接库文件。
3.2 Go 语言调用 C 函数
Go 语言中调用 C 函数需要使用 cgo 机制，该机制将 Go 语言和 C 语言进行链接，让 Go 语言可以调用 C 函数。在 Go 语言中，我们需要使用以下语法来声明一个 C 函数：
/*
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
void my_c_function(char *s)
{
printf("%s\n", s);
}
*/
import "C"
在Go语言中调用C函数时，我们需要在函数名前添加 _ 连字符：
package main
// #include<stdio.h>
// void my_c_function(char *s)
// {
// printf("%s\n", s);
// }
import "C"
import (
"unsafe"
)
func main() {
msg := "Hello, World"
c_msg := C.CString(msg)
defer C.free(unsafe.Pointer(c_msg))
C.my_c_function(c_msg)
}
上面的代码展示如何在 Go 语言中调用 C 函数。通过 C.CString() 函数将 Go 语言的字符串转换为 C 语言的字符串，然后在调用完 C 函数后使用 C.free() 函数释放内存。
4. 完整代码示例
下面是一个完整的音视频解码播放的示例代码：
package main
// #cgo pkg-config: libavformat libavcodec libswresample
// #include <libavcodec/avcodec.h>
// #include <libavformat/avformat.h>
// #include <libswresample/swresample.h>
import "C"
import (
"fmt"
"os"
"unsafe"
)
func main() {
inputFile := "test.mp3"
if len(os.Args) > 1 {
inputFile = os.Args[1]
}
fmt.Printf("Input file: %v\n", inputFile)
c_input := C.CString(inputFile)
defer C.free(unsafe.Pointer(c_input))
var err error
var avfmtCtx *C.AVFormatContext
if avfmtCtx, err = openInput(c_input); err != nil {
fmt.Printf("Failed to open input file: %v\n", err)
return
}
defer C.avformat_close_input(&avfmtCtx)
var audioIndex int
if audioIndex, err = findAudioIndex(avfmtCtx); err != nil {
fmt.Printf("Failed to find audio index: %v\n", err)
return
}
codecParams := avfmtCtx.streams[audioIndex].codecpar
codecCtx := C.avcodec_alloc_context3(nil)
if ret := C.avcodec_parameters_to_context(codecCtx, codecParams); ret < 0 {
fmt.Printf("Failed to copy codec parameters to context: %v\n", err)
return
}
defer C.avcodec_free_context(&codecCtx)
var codec *C.AVCodec
if codec = C.avcodec_find_decoder(codecParams.codec_id); codec == nil {
fmt.Printf("Failed to find decoder for codec id %v\n", codecParams.codec_id)
return
}
if ret := C.avcodec_open2(codecCtx, codec, nil); ret < 0 {
fmt.Printf("Failed to open codec with error code: %d\n", ret)
return
}
defer C.avcodec_close(codecCtx)
fmt.Printf("Channels: %d\n", codecCtx.channels)
packet := C.av_packet_alloc()
defer C.av_packet_free(&packet)
frame := C.av_frame_alloc()
defer C.av_frame_free(&frame)
var swrCtx *C.SwrContext = nil
if swrCtx, err = swrCtxInit(codecCtx); err != nil {
fmt.Printf("Failed to initialize swr context: %v\n", err)
return
}
defer C.swr_free(&swrCtx)
for {
if ret := C.av_read_frame(avfmtCtx, packet); ret < 0 {
break
}
if packet.stream_index != (C.int)(audioIndex) {
C.av_packet_unref(packet)
continue
}
if ret := C.avcodec_send_packet(codecCtx, packet); ret < 0 {
fmt.Printf("Failed to send packet to codec: %v\n", ret)
return
}
for {
if ret := C.avcodec_receive_frame(codecCtx, frame); ret < 0 {
break
}
c_samples := (*C.uint8_t)(unsafe.Pointer(&frame.data[0]))
nSamples := (int)(frame.linesize[0] / (C.int)(C.sizeof_uint16_t))
out_samples := make([]int16, nSamples)
C.swr_convert(swrCtx, (**C.uint8_t)(unsafe.Pointer(&c_samples)), (C.int)(nSamples), (**C.uint8_t)(unsafe.Pointer(&out_samples)), (C.int)(nSamples))
// TODO: Do something with audio samples
C.av_frame_unref(frame)
}
C.av_packet_unref(packet)
}
fmt.Printf("Done\n")
}
func openInput(input *C.char) (*C.AVFormatContext, error) {
var avfmtCtx *C.AVFormatContext = nil
if ret := C.avformat_open_input(&avfmtCtx, input, nil, nil); ret < 0 {
return nil, fmt.Errorf("Failed to open input file with error code: %d", ret)
}
if ret := C.avformat_find_stream_info(avfmtCtx, nil); ret < 0 {
return nil, fmt.Errorf("Failed to find stream information with error code: %d", ret)
}
return avfmtCtx, nil
}
func findAudioIndex(avfmtCtx *C.AVFormatContext) (int, error) {
for i := 0; i < (int)(avfmtCtx.nb_streams); i++ {
stream := avfmtCtx.streams[i]
if codecParams := stream.codecpar; codecParams.codec_type == C.AVMEDIA_TYPE_AUDIO {
return i, nil
}
}
return -1, fmt.Errorf("Failed to find audio index")
}
func swrCtxInit(avctx *C.AVCodecContext) (*C.SwrContext, error) {
var swrCtx *C.SwrContext = nil
if swrCtx = C.swr_alloc(); swrCtx == nil {
return nil, fmt.Errorf("Failed to allocate SwrContext")
}
var (
in_sample_rate = int(avctx.sample_rate)
in_sample_fmt = avctx.sample_fmt
in_channels = int(avctx.channels)
out_sample_rate = in_sample_rate
out_sample_fmt = C.AV_SAMPLE_FMT_S16
out_channels = in_channels
)
C.swr_alloc_set_opts(swrCtx,
C.av_get_default_channel_layout(out_channels), out_sample_fmt, out_sample_rate,
C.av_get_default_channel_layout(in_channels), in_sample_fmt, in_sample_rate,
0, nil)
if swrCtx == nil {
return nil, fmt.Errorf("Failed to set SwrContext options")
}
if ret := C.swr_init(swrCtx); ret < 0 {
return nil, fmt.Errorf("Failed to initialize SwrContext")
}
return swrCtx, nil
}
上面的代码展示了如何使用 Go 语言调用 C 函数来实现音视频的解码和播放处理。可以看到，代码中使用了 ffmpeg 库进行音视频解码处理，使用 C 语言编写了对应的函数，并通过 Go 语言进行调用。
5. 总结
本文主要介绍了如何使用 Go 语言函数实现简单的音视频解码播放功能。在实现过程中需要使用到 cgo 机制链接 Go 语言和 C 语言的函数库，并使用 ffmpeg 进行音视频的解码处理。