《FFMpeg视频开发与应用基础——使用FFMpeg工具与SDK》视频教程已经在“CSDN学院”上线，视频中包含了从0开始逐行代码实现FFMpeg视频开发的过程，欢迎观看！链接地址：FFMpeg视频开发与应用基础——使用FFMpeg工具与SDK
Github工程代码地址：FFmpeg_Tutorial
视频的水印通常指附加在原始视频上的可见或者不可见的，与原始视频无直接关联的标识。通常在有线电视画面上电视台的台标以及视频网站上的logo就是典型的视频水印的应用场景。通常实现视频水印可以通过FFMpeg提供的libavfilter库实现。libavfilter库实际上实现的是视频的滤镜功能，除了水印之外，还可以实现视频帧的灰度化、平滑、翻转、直方图均衡、裁剪等操作。
我们这里实现的视频水印等操作，完全在视频像素域实现，即从一个yuv文件中读取数据到AVFrame结构，对AVFrame结构进行处理后再输出到另一个yuv文件。中间不涉及封装或编码解码等操作。
1. 解析命令行，获取输入输出文件信息
我们通过与之前类似的方式，在命令行中获取输入、输出文件名，图像宽高。首先定义如下的结构体用于保存配置信息：
typedef struct _IOFiles
{
const char *inputFileName; //输入文件名
const char *outputFileName; //输出文件名
FILE *iFile; //输入文件指针
FILE *oFile; //输出文件指针
uint8_t filterIdx; //Filter索引
unsigned int frameWidth; //图像宽度
unsigned int frameHeight; //图像高度
}IOFiles;
在这个结构体中，filterIdx用于表示当前工程选择哪一种filter，即希望实现哪一种功能。
在进入main函数之后，调用hello函数来解析命令行参数：
static int hello(int argc, char **argv, IOFiles &files)
{
if (argc < 4)
{
printf("usage: %s output_file input_file filter_index\n"
"Filter index:.\n"
"1. Color component\n"
"2. Blur\n"
"3. Horizonal flip\n"
"4. HUE\n"
"5. Crop\n"
"6. Box\n"
"7. Text\n"
"\n", argv[0]);
return -1;
}
files.inputFileName = argv[1];
files.outputFileName = argv[2];
files.frameWidth = atoi(argv[3]);
files.frameHeight = atoi(argv[4]);
files.filterIdx = atoi(argv[5]);
fopen_s(&files.iFile, files.inputFileName, "rb+");
if (!files.iFile)
{
printf("Error: open input file failed.\n");
return -1;
}
fopen_s(&files.oFile, files.outputFileName, "wb+");
if (!files.oFile)
{
printf("Error: open output file failed.\n");
return -1;
}
return 0;
}
该函数实现了输入输出文件的文件名获取并打开，并读取filter索引。
2. Video Filter初始化
在进行初始化之前，必须调用filter的init函数，之后才能针对Video Filter进行各种操作。其声明如下：
void avfilter_register_all(void);
为了实现视频水印的功能，所需要的相关结构主要有：
AVFilterContext *buffersink_ctx;
AVFilterContext *buffersrc_ctx;
AVFilterGraph *filter_graph;
其中AVFilterContext用于表示一个filter的实例上下文，AVFilterGraph表示一个video filtering的工作流。Video Filter的初始化实现如以下函数：
//初始化video filter相关的结构
int Init_video_filter(const char *filter_descr, int width, int height)
{
char args[512];
AVFilter *buffersrc = avfilter_get_by_name("buffer");
AVFilter *buffersink = avfilter_get_by_name("buffersink");
AVFilterInOut *outputs = avfilter_inout_alloc();
AVFilterInOut *inputs = avfilter_inout_alloc();
enum AVPixelFormat pix_fmts[] = { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_PIX_FMT_NONE };
AVBufferSinkParams *buffersink_params;
filter_graph = avfilter_graph_alloc();
/* buffer video source: the decoded frames from the decoder will be inserted here. */
snprintf(args, sizeof(args), "video_size=%dx%d:pix_fmt=%d:time_base=%d/%d:pixel_aspect=%d/%d", width,height,AV_PIX_FMT_YUV420P, 1, 25,1,1);
int ret = avfilter_graph_create_filter(&buffersrc_ctx, buffersrc, "in", args, NULL, filter_graph);
if (ret < 0)
{
printf("Error: cannot create buffer source.\n");
return ret;
}
/* buffer video sink: to terminate the filter chain. */
buffersink_params = av_buffersink_params_alloc();
buffersink_params->pixel_fmts = pix_fmts;
ret = avfilter_graph_create_filter(&buffersink_ctx, buffersink, "out", NULL, buffersink_params, filter_graph);
av_free(buffersink_params);
if (ret < 0)
{
printf("Error: cannot create buffer sink\n");
return ret;
}
/* Endpoints for the filter graph. */
outputs->name = av_strdup("in");
outputs->filter_ctx = buffersrc_ctx;
outputs->pad_idx = 0;
outputs->next = NULL;
inputs->name = av_strdup("out");
inputs->filter_ctx = buffersink_ctx;
inputs->pad_idx = 0;
inputs->next = NULL;
if ((ret = avfilter_graph_parse_ptr(filter_graph, filter_descr, &inputs, &outputs, NULL)) < 0)
{
printf("Error: avfilter_graph_parse_ptr failed.\n");
return ret;
}
if ((ret = avfilter_graph_config(filter_graph, NULL)) < 0)
{
printf("Error: avfilter_graph_config");
return ret;
}
return 0;
}
3. 初始化输入输出AVFrame并分配内存
我们首先声明AVFrame类型的对象和指向像素缓存的指针：
AVFrame *frame_in = NULL;
AVFrame *frame_out = NULL;
unsigned char *frame_buffer_in = NULL;
unsigned char *frame_buffer_out = NULL;
然后分配AVFrame对象，并分配其中的缓存区：
void Init_video_frame_in_out(AVFrame **frameIn, AVFrame **frameOut, unsigned char **frame_buffer_in, unsigned char **frame_buffer_out, int frameWidth, int frameHeight)
{
*frameIn = av_frame_alloc();
*frame_buffer_in = (unsigned char *)av_malloc(av_image_get_buffer_size(AV_PIX_FMT_YUV420P, frameWidth,frameHeight,1));
av_image_fill_arrays((*frameIn)->data, (*frameIn)->linesize,*frame_buffer_in, AV_PIX_FMT_YUV420P,frameWidth,frameHeight,1);
*frameOut = av_frame_alloc();
*frame_buffer_out = (unsigned char *)av_malloc(av_image_get_buffer_size(AV_PIX_FMT_YUV420P, frameWidth,frameHeight,1));
av_image_fill_arrays((*frameOut)->data, (*frameOut)->linesize,*frame_buffer_out, AV_PIX_FMT_YUV420P,frameWidth,frameHeight,1);
(*frameIn)->width = frameWidth;
(*frameIn)->height = frameHeight;
(*frameIn)->format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
}
4. Video Filtering循环体
这一部分主要包括三大部分：
- 读取原始的YUV数据到输入的frame；
- 使用预先定义好的filter_graph处理输入frame，生成输出frame；
- 将输出frame中的像素值写入输出yuv文件；
第一部分，读取原始yuv的实现由自定义函数Read_yuv_data_to_buf实现：
//从输入yuv文件中读取数据到buffer和frame结构
bool Read_yuv_data_to_buf(unsigned char *frame_buffer_in, const IOFiles &files, AVFrame **frameIn)
{
AVFrame *pFrameIn = *frameIn;
int width = files.frameWidth, height = files.frameHeight;
int frameSize = width * height * 3 / 2;
if (fread_s(frame_buffer_in, frameSize, 1, frameSize, files.iFile) != frameSize)
{
return false;
}
pFrameIn->data[0] = frame_buffer_in;
pFrameIn->data[1] = pFrameIn->data[0] + width * height;
pFrameIn->data[2] = pFrameIn->data[1] + width * height / 4;
return true;
}
第二部分实际上分为两部分，即将输入frame送入filter graph，以及从filter graph中取出输出frame。实现方法分别为：
//将待处理的输入frame添加进filter graph
bool Add_frame_to_filter(AVFrame *frameIn)
{
if (av_buffersrc_add_frame(buffersrc_ctx, frameIn) < 0)
{
return false;
}
return true;
}
//从filter graph中获取输出frame
int Get_frame_from_filter(AVFrame **frameOut)
{
if (av_buffersink_get_frame(buffersink_ctx, *frameOut) < 0)
{
return false;
}
return true;
}
第三部分，写出输出frame到输出yuv文件：
//从输出frame中写出像素数据到输出文件
void Write_yuv_to_outfile(const AVFrame *frame_out, IOFiles &files)
{
if(frame_out->format==AV_PIX_FMT_YUV420P)
{
for(int i=0;i<frame_out->height;i++)
{
fwrite(frame_out->data[0]+frame_out->linesize[0]*i,1,frame_out->width,files.oFile);
}
for(int i=0;i<frame_out->height/2;i++)
{
fwrite(frame_out->data[1]+frame_out->linesize[1]*i,1,frame_out->width/2,files.oFile);
}
for(int i=0;i<frame_out->height/2;i++)
{
fwrite(frame_out->data[2]+frame_out->linesize[2]*i,1,frame_out->width/2,files.oFile);
}
}
}
该部分的综合实现如下：
while (Read_yuv_data_to_buf(frame_buffer_in, files, &frame_in))
{
//将输入frame添加到filter graph
if (!Add_frame_to_filter(frame_in))
{
printf("Error while adding frame.\n");
goto end;
}
//从filter graph中获取输出frame
if (!Get_frame_from_filter(&frame_out))
{
printf("Error while getting frame.\n");
goto end;
}
//将输出frame写出到输出文件
Write_yuv_to_outfile(frame_out, files);
printf("Process 1 frame!\n");
av_frame_unref(frame_out);
}
5、 收尾工作
整体实现完成后，需要进行善后的收尾工作有释放输入和输出frame、关闭输入输出文件，以及释放filter graph：
//关闭文件及相关结构
fclose(files.iFile);
fclose(files.oFile);
av_frame_free(&frame_in);
av_frame_free(&frame_out);
avfilter_graph_free(&filter_graph);
处理前的原始图像如下：
添加水印之后的图像如下：
