ffmpeg Golang-Transkodierung

Da Videos in modernen Medien immer häufiger verwendet werden, erfordern viele Anwendungen eine Videotranskodierung zwischen verschiedenen Plattformen und Geräten. Dabei sind FFmpeg und Golang für viele Entwickler zu den Transkodierungstools der Wahl geworden. In diesem Artikel werden die grundlegenden Konzepte und die Verwendung von FFmpeg und Golang vorgestellt und erläutert, wie diese für eine effiziente Videotranskodierung kombiniert werden können.

FFmpeg-Einführung

FFmpeg ist eine plattformübergreifende Open-Source-Video- und Audio-Codec-Bibliothek, die zur Verarbeitung verschiedener Videoformate verwendet werden kann. Es bietet ein Befehlszeilentool, mit dem Entwickler seine Funktionen wie Formatkonvertierung, Videoschneiden, Echtzeit-Transkodierung usw. direkt nutzen können.

Golang-Einführung

Golang ist eine moderne Programmiersprache, die zuerst von Google entwickelt wurde und Open Source ist. Sie gilt allgemein als effiziente, einfache und sichere Programmiersprache, die sich besonders für den Einsatz in Netzwerk- und Cloud-Computing-Anwendungen eignet.

FFmpeg und Golang kombiniert

Golang kann CGO-Technologie verwenden, um C-Sprachbibliotheken aufzurufen, was die Verwendung von Funktionen in FFmpeg vereinfacht. Mithilfe des Befehlszeilentools von FFmpeg können wir Videos problemlos in verschiedene Formate wie mp4, webm usw. transkodieren.

Durch direkten Aufruf des FFmpeg-Befehlszeilentools müssen Sie jedoch einen untergeordneten Prozess verzweigen und dann warten, bis der untergeordnete Prozess beendet wird, um die Ergebnisse zu erhalten Programmerweiterung und -pflege.

Daher bietet Golang ein Tool namens cgo an, mit dem wir problemlos C-Code in Golang-Programmen verwenden und dann bequem die Funktionen von FFmpeg nutzen können. Im folgenden Beispiel zeigen wir, wie die Funktionen von FFmpeg durch die CGO-Technologie gekapselt werden.

Zuerst müssen wir in Golang eine Struktur definieren, um den AVFrame-Typ in FFmpeg darzustellen.

type AVFrame struct {
    data [8]*uint8
    linesize [8]int32
    best_effort_timestamp int64
    pkt_pts int64
}

Als nächstes müssen wir einige C-Funktionsschnittstellen definieren, um FFmpeg-Funktionen aufzurufen. Beispielsweise können wir eine Funktion zum Öffnen einer Audio- oder Videodatei definieren:

// #cgo LDFLAGS: -lavformat -lavcodec -lavutil
// #include <libavformat/avformat.h>
// #include <libavcodec/avcodec.h>
// #include <libavutil/avutil.h>
import "C"

func av_open_input_file(pFormatContext **C.AVFormatContext, filename string, fmt *C.AVInputFormat, buf_size int, pFormatParams **C.AVFormatParameters) int {
    cfilename := C.CString(filename)
    defer C.free(unsafe.Pointer(cfilename))

    result := C.av_open_input_file(pFormatContext, cfilename, fmt, C.int(buf_size), pFormatParams)
    return int(result)
}

Im obigen Code verwenden wir die Kommentaranweisung #cgo LDFLAGS, um dem Golang-Compiler mitzuteilen, dass er das FFmpeg verknüpfen muss Bibliotheksdatei. Gleichzeitig verwenden wir auch den von CGO bereitgestellten Typ unsafe.Pointer, um Zeigerobjekte an C-Code zu übergeben.

Um andere von FFmpeg bereitgestellte Funktionen nutzen zu können, müssen natürlich andere C-Funktionsschnittstellen definiert werden. Um die Beispieleinführung zu vereinfachen, wird hier nur eine einfache Schnittstellenfunktion aufgeführt.

Sobald wir diese Schnittstellenfunktionen definiert haben, können wir diese Schnittstellenfunktionen problemlos im Golang-Code verwenden, um verschiedene Funktionen von FFmpeg zu nutzen.

Zum Beispiel können wir den folgenden Code verwenden, um eine Audiodatei im WAV-Format in das MP3-Format zu konvertieren:

func main() {
    var pFormatContext *C.AVFormatContext
    var inputFormat *C.AVInputFormat
    var formatParams *C.AVFormatParameters

    filename := "input.wav"
    if ret := av_open_input_file(&pFormatContext, filename, inputFormat, 0, &formatParams); ret != 0 {
        log.Fatalf("Could not open input file %s, error code=%d
", filename, ret)
    }

    if ret := C.avformat_find_stream_info(pFormatContext, nil); ret < 0 {
        log.Fatalf("Could not find stream info, error code=%d
", ret)
    }

    audioStreamIndex := -1
    for i := 0; i < int(pFormatContext.nb_streams); i++ {
        st := (*C.AVStream)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(pFormatContext.streams)) + uintptr(i)*unsafe.Sizeof(*pFormatContext.streams)))
        if st.codec.codec_type == C.AVMEDIA_TYPE_AUDIO {
            audioStreamIndex = i
            break
        }
    }

    if audioStreamIndex == -1 {
        log.Fatalf("Could not find audio stream
")
    }

    audioStream := (*C.AVStream)(unsafe.Pointer(uintptr(unsafe.Pointer(pFormatContext.streams)) + uintptr(audioStreamIndex)*unsafe.Sizeof(*pFormatContext.streams)))
    audioCodecContext := (*C.AVCodecContext)(unsafe.Pointer(audioStream.codec))
    audioCodec := C.avcodec_find_decoder(audioCodecContext.codec_id)
    if audioCodec == nil {
        log.Fatalf("Unsupported codec type, codec_id=%d
", audioCodecContext.codec_id)
    }

    if ret := C.avcodec_open2(audioCodecContext, audioCodec, nil); ret < 0 {
        log.Fatalf("Could not open audio codec, error code=%d
", ret)
    }

    tempFilePath := "temp.raw"
    tempFile, _ := os.Create(tempFilePath)
    defer tempFile.Close()
    defer os.Remove(tempFilePath)

    packet := (*C.AVPacket)(C.malloc(C.sizeof_AVPacket))
    defer C.free(unsafe.Pointer(packet))

    frame := (*C.AVFrame)(C.avcodec_alloc_frame())
    defer C.av_free(unsafe.Pointer(frame))

    for {
        if ret := C.av_read_frame(pFormatContext, packet); ret < 0 {
            break
        }

        if packet.stream_index == C.int(audioStreamIndex) {
            if ret := C.avcodec_decode_audio4(audioCodecContext, frame, (*C.int)(nil), packet); ret > 0 {
                numSamples := int(frame.nb_samples)
                dataPtr := uintptr(unsafe.Pointer(frame.data[0]))
                dataSlice := (*[1 << 30]byte)(unsafe.Pointer(dataPtr))
                dataSize := numSamples * int(audioCodecContext.channels) * int(C.av_get_bytes_per_sample(audioCodecContext.sample_fmt))

                tempFile.Write(dataSlice[:dataSize])
            }
        }

        C.av_free_packet(packet)
    }

    tempFile.Close()

    outputFilePath := "output.mp3"
    cmd := exec.Command("ffmpeg", "-y", "-f", "s16le", "-ar", strconv.Itoa(int(audioCodecContext.sample_rate)),
        "-ac", strconv.Itoa(int(audioCodecContext.channels)), "-i", tempFilePath, "-f", "mp3", outputFilePath)
    stdout, _ := cmd.StdoutPipe()
    cmd.Start()

    for {
        buf := make([]byte, 1024)
        n, err := stdout.Read(buf)
        if err != nil || n == 0 {
            break
        }
    }

    cmd.Wait()
}

Im obigen Beispiel öffnen wir zuerst die Audiodatei mit die Funktion av_open_input_file. Verwenden Sie dann die Funktion avformat_find_stream_info, um die Audiostream-Informationen abzurufen.

Als nächstes durchlaufen wir alle Streams, um den Audiostream zu finden und verwenden die Funktion avcodec_open2, um den Audiodecoder zu öffnen. Danach verwenden wir die Funktion av_read_frame, um die Audiodaten Frame für Frame zu lesen und die Audiodaten in eine temporäre Datei zu schreiben.

Abschließend verwenden wir das Befehlszeilentool von FFmpeg, um die Audiodaten in der temporären Datei in eine Audiodatei im MP3-Format zu konvertieren.

Fazit

Durch die Kombination von Golang und FFmpeg können wir problemlos ein effizientes Videotranskodierungsprogramm implementieren und die elegante Syntax und die integrierten Funktionen von Golang nutzen. Obwohl die Verwendung der CGO-Technologie möglicherweise einige Kenntnisse der C-Sprache erfordert, ist die Implementierung nicht schwierig und die Ergebnisse sind signifikant. Wenn Sie bei der Entwicklung eines Videotranskodierungsprogramms hohe Leistung und Portabilität benötigen, ist die Kombination von Golang und FFmpeg möglicherweise eine gute Wahl.

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