FFmpeg入门教程10.06：解码视频并保存为YUV格式文件（YUV420P or YUV420SP）

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上一篇：FFmpeg入门教程10.05：保存视频帧

上一篇我们解码并保存了其中的几帧确保解码过程和结果是对的。本篇我们将解码整个视频并保存为标准的YUV格式（YUV格式具体信息详见YUV格式介绍），我们就选YUV420P（I420）作为输出格式。

保存文件需要对本地文件进行读写操作，那么首先要有文件操作指针，C为FILE，C++为iostream。

以C为例。

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FILE *fp = fopen("result.yuv","w+b");

扩展名任意，只要数据格式对就可以了，最好是把数据格式标识出来，比如：1280x720_yuv420p.yuv。

与上一篇文章相比，就是多了将像素值写入文件的部分。

解码流程图为：

flowchart TB
    F --Yes--> I
    K --下一帧--> F
    I --No--> F
    subgraph init
        direction TB
        A(开始) --> B[打开文件]
        B --> C[查找流信息]
        C --> D[查找对应解码器]
        D --> E[打开解码器]
        E --> F{读取帧}
        F --No--> G(结束)
    end
    subgraph decode
        direction TB
        I{是视频帧?} --Yes--> J[发送帧给解码器]
        J --> K[从解码器获取结果]
    end

flowchart TB
    F --Yes--> I
    K --Next Frame--> F
    I --No--> F
    subgraph init
        direction TB
        A(Start) --> B[avformat_open_input]
        B --> C[av_find_stream_info]
        C --> D[avcodec_find_decoder]
        D --> E[avcodec_open]
        E --> F{av_read_frame}
        F --No--> G(End)
    end
    subgraph decode
        direction TB
        I{Video Packet?} --Yes--> J[avcodec_send_packet]
        J --> K[avcodec_receive_frame]
    end

YUV420P格式

YUV420P像素分为三个部分：Y/U/V，Y部分长度为width * height，U为width * height /4 ，V部分和U部分长度一样。（为什么会是这样，见YUV格式介绍）。

测试代码：

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "libavcodec/avcodec.h"
#include "libavfilter/avfilter.h"
#include "libavformat/avformat.h"
#include "libavutil/avutil.h"
#include "libavutil/ffversion.h"
#include "libswresample/swresample.h"
#include "libswscale/swscale.h"
#include "libpostproc/postprocess.h"

int main() {
    FILE *fp=fopen("result.yuv","w+b");
    if(fp==NULL){
        printf("Cannot open file.\n");
        return -1;
    }

    char filePath[]       = "/home/jackey/Videos/Sample.mkv";//文件地址
    int  videoStreamIndex = -1;//视频流所在流序列中的索引
    int ret=0;//默认返回值

    //需要的变量名并初始化
    AVFormatContext *fmtCtx=NULL;
    AVPacket *pkt =NULL;
    AVCodecContext *codecCtx=NULL;
    AVCodecParameters *avCodecPara=NULL;
    const AVCodec *codec=NULL;
    AVFrame *yuvFrame = av_frame_alloc();

    do{
        //=========================== 创建AVFormatContext结构体 ===============================//
        //分配一个AVFormatContext，FFMPEG所有的操作都要通过这个AVFormatContext来进行
        fmtCtx = avformat_alloc_context();
        //==================================== 打开文件 ======================================//
        if ((ret=avformat_open_input(&fmtCtx, filePath, NULL, NULL)) != 0) {
            printf("cannot open video file\n");
            break;
        }

        //=================================== 获取视频流信息 ===================================//
        if ((ret=avformat_find_stream_info(fmtCtx, NULL)) < 0) {
            printf("cannot retrive video info\n");
            break;
        }

        //循环查找视频中包含的流信息，直到找到视频类型的流
        //便将其记录下来 保存到videoStreamIndex变量中
        for (unsigned int i = 0; i < fmtCtx->nb_streams; i++) {
            if (fmtCtx->streams[ i ]->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
                videoStreamIndex = i;
                break;//找到视频流就退出
            }
        }

        //如果videoStream为-1 说明没有找到视频流
        if (videoStreamIndex == -1) {
            printf("cannot find video stream\n");
            break;
        }

        //打印输入和输出信息：长度 比特率 流格式等
        av_dump_format(fmtCtx, 0, filePath, 0);

        //=================================  查找解码器 ===================================//
        avCodecPara = fmtCtx->streams[ videoStreamIndex ]->codecpar;
        codec       = avcodec_find_decoder(avCodecPara->codec_id);
        if (codec == NULL) {
            printf("cannot find decoder\n");
            break;
        }
        //根据解码器参数来创建解码器内容
        codecCtx = avcodec_alloc_context3(codec);
        avcodec_parameters_to_context(codecCtx, avCodecPara);
        if (codecCtx == NULL) {
            printf("Cannot alloc context.");
            break;
        }

        //================================  打开解码器 ===================================//
        if ((ret=avcodec_open2(codecCtx, codec, NULL)) < 0) { // 具体采用什么解码器ffmpeg经过封装 我们无须知道
            printf("cannot open decoder\n");
            break;
        }

        int w=codecCtx->width;//视频宽度
        int h=codecCtx->height;//视频高度

        //=========================== 分配AVPacket结构体 ===============================//
        pkt = av_packet_alloc();                      //分配一个packet
        av_new_packet(pkt, codecCtx->width * codecCtx->height); //调整packet的数据

        //===========================  读取视频信息 ===============================//
        while (av_read_frame(fmtCtx, pkt) >= 0) { //读取的是一帧视频  数据存入一个AVPacket的结构中
            if (pkt->stream_index == videoStreamIndex){
                if (avcodec_send_packet(codecCtx, pkt) == 0){
                    while (avcodec_receive_frame(codecCtx, yuvFrame) == 0){
                        fwrite(yuvFrame->data[0],1,w*h,fp);//y
                        fwrite(yuvFrame->data[1],1,w*h/4,fp);//u
                        fwrite(yuvFrame->data[2],1,w*h/4,fp);//v
                    }
                }
            }
            av_packet_unref(pkt);//重置pkt的内容
        }
    }while(0);
    //===========================释放所有指针===============================//
    av_packet_free(&pkt);
    avcodec_close(codecCtx);
    avformat_close_input(&fmtCtx);
    avformat_free_context(fmtCtx);
    av_frame_free(&yuvFrame);

    return ret;
}

因为FFmpeg软解后的帧格式为YUV420P，也就不用进行格式转换了，直接将解码后的数据写入本地就行了。

解码结果为：

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-rw-r--r-- 1 jackey jackey     64928  4月  5 19:45 main.o
-rw-r--r-- 1 jackey jackey     40882  4月  5 19:34 Makefile
-rw-r--r-- 1 jackey jackey 277850880  4月  5 19:45 result.yuv
-rw-r--r-- 1 jackey jackey   1657362  8月 18  2017 Sample.mkv
-rwxr-xr-x 1 jackey jackey     66976  4月  5 19:45 video_decode_mp42yuv

mkv格式视频大小为1.7MB，解码后的YUV格式视频大小为278MB。

我使用ffplay播放YUV格式视频：

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ffplay -pixel_format yuv420p -video_size 1280x534 result.yuv

和源视频打开效果一样就是解码正常。

YUV420SP格式

因为FFmpeg使用CPU软解后的YUV格式为YUV420P，本部分在CPU软解码之后，我们将其转换为YUV420SP并写入本地文件。

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "libavcodec/avcodec.h"
#include "libavfilter/avfilter.h"
#include "libavformat/avformat.h"
#include "libavutil/avutil.h"
#include "libavutil/ffversion.h"
#include "libswresample/swresample.h"
#include "libswscale/swscale.h"
#include "libpostproc/postprocess.h"

int main() {
    FILE *fp=fopen("result.yuv","w+b");
    if(fp==NULL){
        printf("Cannot open file.\n");
        return -1;
    }

    char filePath[]       = "/home/jackey/Videos/Sample.mkv";//文件地址
    int  videoStreamIndex = -1;//视频流所在流序列中的索引
    int ret=0;//默认返回值

    //需要的变量名并初始化
    AVFormatContext *fmtCtx=NULL;
    AVPacket *pkt =NULL;
    AVCodecContext *codecCtx=NULL;
    AVCodecParameters *avCodecPara=NULL;
    const AVCodec *codec=NULL;
    AVFrame *yuvFrame = av_frame_alloc();
    AVFrame *nv12Frame = av_frame_alloc();

    unsigned char *out_buffer;

    do{
        //=========================== 创建AVFormatContext结构体 ===============================//
        //分配一个AVFormatContext，FFMPEG所有的操作都要通过这个AVFormatContext来进行
        fmtCtx = avformat_alloc_context();
        //==================================== 打开文件 ======================================//
        if ((ret=avformat_open_input(&fmtCtx, filePath, NULL, NULL)) != 0) {
            printf("cannot open video file\n");
            break;
        }

        //=================================== 获取视频流信息 ===================================//
        if ((ret=avformat_find_stream_info(fmtCtx, NULL)) < 0) {
            printf("cannot retrive video info\n");
            break;
        }

        //循环查找视频中包含的流信息，直到找到视频类型的流
        //便将其记录下来 保存到videoStreamIndex变量中
        for (unsigned int i = 0; i < fmtCtx->nb_streams; i++) {
            if (fmtCtx->streams[ i ]->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
                videoStreamIndex = i;
                break;//找到视频流就退出
            }
        }

        //如果videoStream为-1 说明没有找到视频流
        if (videoStreamIndex == -1) {
            printf("cannot find video stream\n");
            break;
        }

        //打印输入和输出信息：长度 比特率 流格式等
        av_dump_format(fmtCtx, 0, filePath, 0);

        //=================================  查找解码器 ===================================//
        avCodecPara = fmtCtx->streams[ videoStreamIndex ]->codecpar;
        codec       = avcodec_find_decoder(avCodecPara->codec_id);
        if (codec == NULL) {
            printf("cannot find decoder\n");
            break;
        }
        //根据解码器参数来创建解码器内容
        codecCtx = avcodec_alloc_context3(codec);
        avcodec_parameters_to_context(codecCtx, avCodecPara);
        if (codecCtx == NULL) {
            printf("Cannot alloc context.");
            break;
        }

        //================================  打开解码器 ===================================//
        if ((ret=avcodec_open2(codecCtx, codec, NULL)) < 0) { // 具体采用什么解码器ffmpeg经过封装 我们无须知道
            printf("cannot open decoder\n");
            break;
        }

        int w=codecCtx->width;//视频宽度
        int h=codecCtx->height;//视频高度

        //================================ 设置数据转换参数 ================================//
        struct SwsContext *img_ctx = sws_getContext(
                    codecCtx->width, codecCtx->height, codecCtx->pix_fmt, //源地址长宽以及数据格式
                    codecCtx->width, codecCtx->height, AV_PIX_FMT_NV12,  //目的地址长宽以及数据格式
                    SWS_BICUBIC, NULL, NULL, NULL);                       //算法类型  AV_PIX_FMT_YUVJ420P   AV_PIX_FMT_BGR24

        //==================================== 分配空间 ==================================//
        //一帧图像数据大小
        int numBytes = av_image_get_buffer_size(AV_PIX_FMT_NV12, codecCtx->width, codecCtx->height, 1);
        out_buffer = (unsigned char *)av_malloc(numBytes * sizeof(unsigned char));

        //=========================== 分配AVPacket结构体 ===============================//
        pkt = av_packet_alloc();                      //分配一个packet
        av_new_packet(pkt, codecCtx->width * codecCtx->height); //调整packet的数据
        //会将pFrameRGB的数据按RGB格式自动"关联"到buffer  即nv12Frame中的数据改变了
        //out_buffer中的数据也会相应的改变
        av_image_fill_arrays(nv12Frame->data, nv12Frame->linesize, out_buffer, AV_PIX_FMT_NV12,
                             codecCtx->width, codecCtx->height, 1);

        //===========================  读取视频信息 ===============================//
        while (av_read_frame(fmtCtx, pkt) >= 0) { //读取的是一帧视频  数据存入一个AVPacket的结构中
            if (pkt->stream_index == videoStreamIndex){
                if (avcodec_send_packet(codecCtx, pkt) == 0){
                    while (avcodec_receive_frame(codecCtx, yuvFrame) == 0){
                        sws_scale(img_ctx,
                                  (const uint8_t* const*)yuvFrame->data,
                                  yuvFrame->linesize,
                                  0,
                                  h,
                                  nv12Frame->data,
                                  nv12Frame->linesize);
                        fwrite(nv12Frame->data[0],1,w*h,fp);//y
                        fwrite(nv12Frame->data[1],1,w*h/2,fp);//uv
                    }
                }
            }
            av_packet_unref(pkt);//重置pkt的内容
        }
    }while(0);
    //===========================释放所有指针===============================//
    av_packet_free(&pkt);
    avcodec_close(codecCtx);
    avformat_close_input(&fmtCtx);
    avformat_free_context(fmtCtx);
    av_frame_free(&yuvFrame);
    av_frame_free(&nv12Frame);

    av_free(out_buffer);

    return ret;
}

获得的结果也是278MB，使用ffplayer播放

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ffplay -pixel_format nv12 -video_size 1280x534 result.yuv

如果显示结果和源视频文件一样，就表示解码正常。

yuv420sp result

GitHub项目地址（源代码）：ffmpeg_beginner中的10.06.1video_decode_mp42yuv420p和10.06.2video_decode_mp42yuv420sp

下一篇：FFmpeg入门教程10.07：软解并使用QtWidget播放视频（YUV420P->RGB32）

ffmpeg
#FFmpeg #解码 #YUV420P #YUV420SP
FFmpeg入门教程10.06：解码视频并保存为YUV格式文件（YUV420P or YUV420SP）
https://blog.jackeylea.com/ffmpeg/ffmpeg-decode-video-and-save-as-yuv-file-in-yuv420p-or-yuv420sp/
作者
JackeyLea
发布于
2020年4月8日
许可协议