FFmpeg libswscale源码分析3-scale滤镜源码分析
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libswscale 源码分析系列文章：
1. FFmpeg libswscale源码分析1-API介绍
2. FFmpeg libswscale源码分析2-转码命令行与滤镜图
3. FFmpeg libswscale源码分析3-scale滤镜源码分析
4. FFmpeg libswscale源码分析4-libswscale源码分析
源码分析基于 FFmpeg 4.1 版本。
3. scale 滤镜源码分析
scale 滤镜调用 libswscale 库来执行像素格式转换或图像分辨率缩放工作。阅读 scale 滤镜代码，可以了解 libswscale API 的详细用法。
3.1 scale 滤镜对 SwsContext 的初始化
函数调用关系如下：
config_props() -->
sws_init_context() -->
ff_get_unscaled_swscale() -->config_props() 函数：
static int config_props(AVFilterLink *outlink)
{
AVFilterContext *ctx = outlink->src;
AVFilterLink *inlink0 = outlink->src->inputs[0];
AVFilterLink *inlink = ctx->filter == &ff_vf_scale2ref ?
outlink->src->inputs[1] :
outlink->src->inputs[0];
enum AVPixelFormat outfmt = outlink->format;
const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
ScaleContext *scale = ctx->priv;
......
if (inlink0->w == outlink->w &&
inlink0->h == outlink->h &&
!scale->out_color_matrix &&
scale->in_range == scale->out_range &&
inlink0->format == outlink->format)
// 如果当前 scale 滤镜的输入和输出一样，此处不作任何初始化动作
;
else {
// scale->sws 用于一帧图像，scale->isws[0] 隔行帧顶场，scale->isws[1] 用于隔行帧底场
struct SwsContext **swscs[3] = {&scale->sws, &scale->isws[0], &scale->isws[1]};
int i;
for (i = 0; i < 3; i++) {
int in_v_chr_pos = scale->in_v_chr_pos, out_v_chr_pos = scale->out_v_chr_pos;
struct SwsContext **s = swscs[i];
*s = sws_alloc_context();
if (!*s)
return AVERROR(ENOMEM);
// 将 ffmpeg 命令行中传入的参数(命令行未给出的参数取默认值)设置到 SwsContext
av_opt_set_int(*s, "srcw", inlink0 ->w, 0);
av_opt_set_int(*s, "srch", inlink0 ->h >> !!i, 0);
av_opt_set_int(*s, "src_format", inlink0->format, 0);
av_opt_set_int(*s, "dstw", outlink->w, 0);
av_opt_set_int(*s, "dsth", outlink->h >> !!i, 0);
av_opt_set_int(*s, "dst_format", outfmt, 0);
av_opt_set_int(*s, "sws_flags", scale->flags, 0);
av_opt_set_int(*s, "param0", scale->param[0], 0);
av_opt_set_int(*s, "param1", scale->param[1], 0);
if (scale->in_range != AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED)
av_opt_set_int(*s, "src_range",
scale->in_range == AVCOL_RANGE_JPEG, 0);
if (scale->out_range != AVCOL_RANGE_UNSPECIFIED)
av_opt_set_int(*s, "dst_range",
scale->out_range == AVCOL_RANGE_JPEG, 0);
if (scale->opts) {
AVDictionaryEntry *e = NULL;
while ((e = av_dict_get(scale->opts, "", e, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX))) {
if ((ret = av_opt_set(*s, e->key, e->value, 0)) < 0)
return ret;
}
}
/* Override yuv420p default settings to have the correct (MPEG-2) chroma positions
* MPEG-2 chroma positions are used by convention
* XXX: support other 4:2:0 pixel formats */
if (inlink0->format == AV_PIX_FMT_yuv420p && scale->in_v_chr_pos == -513) {
in_v_chr_pos = (i == 0) ? 128 : (i == 1) ? 64 : 192;
}
if (outlink->format == AV_PIX_FMT_yuv420p && scale->out_v_chr_pos == -513) {
out_v_chr_pos = (i == 0) ? 128 : (i == 1) ? 64 : 192;
}
av_opt_set_int(*s, "src_h_chr_pos", scale->in_h_chr_pos, 0);
av_opt_set_int(*s, "src_v_chr_pos", in_v_chr_pos, 0);
av_opt_set_int(*s, "dst_h_chr_pos", scale->out_h_chr_pos, 0);
av_opt_set_int(*s, "dst_v_chr_pos", out_v_chr_pos, 0);
// 调用初始化函数 sws_init_context()
if ((ret = sws_init_context(*s, NULL, NULL)) < 0)
return ret;
if (!scale->interlaced) // 未启用隔行标志，则不处理 scale->isws[0] 和 scale->isws[1]
break;
}
}
......
return 0;
fail:
return ret;
}3.2 scale 滤镜调用 sws_scale 函数
只看 scale 滤镜中对视频帧进行缩放或格式转换的实现逻辑。
scale 滤镜的 filter_frame() 函数如下：
static int filter_frame(AVFilterLink *link, AVFrame *in)
{
ScaleContext *scale = link->dst->priv;
AVFilterLink *outlink = link->dst->outputs[0];
AVFrame *out;
const AVPixFmtDescriptor *desc = av_pix_fmt_desc_get(link->format);
......
// 1. 色度子采样因子
// log2_chroma_w 指由一行亮度样本数(luma width)右移多少位得到一行色度样本数(chroma width)
// log2_chroma_h 指由亮度样本行数(luma height)右移多少位得到色度样本行数(chroma height)
// 以 YUV410P像素格式为例，
// 水平方向子采样因子为 1/4，则 scale->hsub = desc->log2_chroma_w = 2
// 垂直方向子采样因子为 1/2，则 scale->vsub = desc->log2_chroma_h = 1
scale->hsub = desc->log2_chroma_w; // 水平方向
scale->vsub = desc->log2_chroma_h;
......
// 2. 拷贝帧属性
av_frame_copy_props(out, in);
......
// 3. 调用 scale_slice() 函数执行转换，分三种情况：
if(scale->interlaced>0 || (scale->interlaced<0 && in->interlaced_frame)){
// 3.1 scale->interlaced 的值由 scale 滤镜的 interl 参数确定，有三个值：
// 1: 使能隔行缩放方式
// 0：禁用隔行缩放方式
// -1: 根据源帧中的隔行/逐行标志决定是使用隔行缩放还是逐行缩放
// 此处 if 第一个分支，即进行隔行缩放
scale_slice(link, out, in, scale->isws[0], 0, (link->h+1)/2, 2, 0);
scale_slice(link, out, in, scale->isws[1], 0, link->h /2, 2, 1);
}else if (scale->nb_slices) {
// 3.2 此处 if 的第二个分支，是逐行缩放，一个图像帧有多个 slice 的情况
int i, slice_h, slice_start, slice_end = 0;
const int nb_slices = FFMIN(scale->nb_slices, link->h);
for (i = 0; i < nb_slices; i++) {
slice_start = slice_end;
slice_end = (link->h * (i+1)) / nb_slices;
slice_h = slice_end - slice_start;
scale_slice(link, out, in, scale->sws, slice_start, slice_h, 1, 0);
}
}else{
// 3.3 此处 if 第三个分支，是逐行缩放，一个图像帧只有一个 slice 的情况
scale_slice(link, out, in, scale->sws, 0, link->h, 1, 0);
}
return ff_filter_frame(outlink, out);
}scale_slice() 是对一个 slice 执行缩放操作，最终会调用 sws_scale() 函数。可以在转码命令行中，将 scale 滤镜的 nb_slices 选项参数设置为大于 1，在 scale_slice() 函数中打断点调试，观察各参数及变量的值。
static int scale_slice(AVFilterLink *link, AVFrame *out_buf, AVFrame *cur_pic, struct SwsContext *sws, int y, int h, int mul, int field)
{
ScaleContext *scale = link->dst->priv;
const uint8_t *in[4];
uint8_t *out[4];
int in_stride[4],out_stride[4];
int i;
for(i=0; i<4; i++){
int vsub= ((i+1)&2) ? scale->vsub : 0;
in_stride[i] = cur_pic->linesize[i] * mul;
out_stride[i] = out_buf->linesize[i] * mul;
in[i] = cur_pic->data[i] + ((y>>vsub)+field) * cur_pic->linesize[i];
out[i] = out_buf->data[i] + field * out_buf->linesize[i];
}
if(scale->input_is_pal)
in[1] = cur_pic->data[1];
if(scale->output_is_pal)
out[1] = out_buf->data[1];
return sws_scale(sws, in, in_stride, y/mul, h,
out,out_stride);
}本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。
原始发表：2021-02-03 ，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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