ffmpeg golang 转码

随着视频在现代媒体中的使用越来越广泛，许多应用程序需要在不同的平台和设备之间进行视频转码。在此过程中，FFmpeg和Golang已经成为许多开发人员首选的转码工具。本文将介绍FFmpeg和Golang的基本概念和使用方法，以及如何将它们结合起来进行高效的视频转码。

FFmpeg 简介

FFmpeg是一个开源的跨平台视频和音频编解码器库，可以用于处理各种视频格式。它提供了一个命令行工具，允许开发人员直接使用它的功能，如格式转换、视频剪切、实时转码等。

Golang 简介

Golang是一种现代的编程语言，最早由谷歌开发并开源。它被广泛认为是一种高效、简单和安全的编程语言，尤其适合用于网络和云计算应用程序。

FFmpeg 和 Golang 结合

Golang 可以使用 CGO 技术来调用 C 语言库，这使得它可以很容易地使用 FFmpeg 中的功能。通过使用FFmpeg的命令行工具，我们可以轻松地将视频转码为不同的格式，如mp4、webm等。

不过，通过直接调用 FFmpeg 命令行工具，需要 fork 一个子进程，然后等待子进程退出后获取结果，这种方式效率较低，也不利于程序的扩展和维护。

因此，Golang 提供了一个名为 cgo 的工具来方便地让我们在 Golang 程序中使用 C 代码，进而可以方便地使用 FFmpeg 的功能。在下面的例子中，我们将展示如何通过 cgo 技术将 FFmpeg 的功能进行封装。

首先，我们需要在 Golang 中定义一个结构体来表示 FFmpeg 中的 AVFrame 类型。

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

接下来，我们需要定义一些 C 函数的接口来调用 FFmpeg 的功能。例如，我们可以定义一个函数来打开一个音频或视频文件：

// #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)
}

在上面的代码中，我们使用了注释指令 #cgo LDFLAGS 来告诉 Golang 编译器需要链接 FFmpeg 的库文件。同时，我们还使用了CGO提供的 unsafe.Pointer类型来向 C 代码传递指针对象。

当然，为了能够使用 FFmpeg 所提供的其他功能，还需要定义其他的 C 函数接口。这里为了简化例子介绍，只列出了一个简单的接口函数。

一旦我们定义了这些接口函数，就可以在 Golang 代码中方便地使用这些接口函数，从而利用 FFmpeg 的各种功能。

例如，我们可以使用下面的代码将 WAV 格式的音频文件转换为 mp3 格式：

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()
}

在上述示例中，我们首先使用 av_open_input_file 函数打开音频文件，然后使用 avformat_find_stream_info 函数获取音频流信息。

接着，我们遍历所有的流来查找音频流，并使用 avcodec_open2 函数打开音频解码器。之后，我们使用 av_read_frame 函数逐帧读取音频数据，并将音频数据写入到一个临时文件中。

最后，我们使用 FFmpeg 的命令行工具将临时文件中的音频数据转换为 mp3 格式的音频文件。

结论

通过结合 Golang 和 FFmpeg，我们可以方便地实现高效的视频转码程序，还可以使用 Golang 的优雅语法和内置功能。虽然使用 cgo 技术可能需要一些 C 语言的知识，但实现起来并不困难，而且效果显著。如果你在开发视频转码程序的时候需要高性能和可移植性，那么结合 Golang 和 FFmpeg 可能会是一个好选择。

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