ffmpeg的重采样计算

最近在看ffmpeg的重采样计算逻辑，有一句话没大看懂 dst_nb_samples = av_rescale_rnd(swr_get_delay(swr_ctx, src_rate) + src_nb_samples, dst_rate, src_rate, AV_ROUND_UP); ，各种请教之后，记录如下。

重采样后的总样本数为什么要涵盖重采样过程中的延迟？

在音频重采样过程中，由于源音频和目标音频的采样率不同，需要对音频数据进行插值或者抽取操作，以使其在时间上对齐。这个过程会引入一定的延迟。

延迟的引入是由于插值或抽取操作的特性决定的。例如，当将音频从低采样率转换为高采样率时，需要通过插值来生成新的样本，这会导致插值过程中的延迟 。同样地，将音频从高采样率转换为低采样率时，需要通过抽取来减少样本数，这也会引入抽取过程中的延迟。

为了确保重采样后的音频数据能够包含完整的有效音频信息，包括延迟期间的音频数据，我们需要计算重采样后的总样本数。这样可以确保在重采样过程中不会丢失任何音频信息。

因此，在计算重采样后的总样本数时，需要将源音频的样本数与重采样过程中产生的延迟相加 。这样可以确保目标音频数据的长度足够容纳重采样过程中产生的延迟期间的音频数据，从而保证音频质量和完整性。

重采样后的总样本数如何计算？

重采样后的总样本数可以通过以下步骤计算：

使用音频重采样上下文（swr_ctx）中的函数 swr_get_delay() 获取重采样引入的延迟（以源音频样本数为单位）。这个函数通常会返回一个浮点数，表示延迟的小数部分。
将获取的延迟与源音频的样本数（src_nb_samples）相加，得到重采样后的未舍入的总样本数。这个值表示重采样后的音频数据中包含的总样本数，包括延迟期间的样本数。
使用 FFmpeg 提供的函数 av_rescale_rnd() 将未舍入的总样本数按比例重新缩放，以适应目标音频的采样频率。

代码解释

这行代码是使用FFmpeg库中的函数进行音频重采样的过程中的一部分。

swr_ctx：这是一个音频重采样上下文（Context），它存储了音频重采样的状态信息和参数。

src_rate：这是源音频的采样率（采样频率），表示每秒钟采样的次数。

src_nb_samples：这是源音频中的样本数，表示要进行重采样的音频数据中包含的样本数。

swr_get_delay(swr_ctx, src_rate)：swr_get_delay是一个函数，它返回进行音频重采样所需的延迟（以样本数为单位）。在这里，它返回源音频在重采样过程中产生的延迟。

swr_get_delay(swr_ctx, src_rate) + src_nb_samples：这个表达式将源音频的样本数和重采样过程中的延迟相加，得到重采样后的总样本数。

dst_rate：这是目标音频的采样率，表示重采样后的音频的采样率。

av_rescale_rnd()：这是一个函数，用于将一个值按比例重新缩放。它接受要缩放的值、缩放的目标范围和要使用的舍入模式（rounding mode）作为参数，并返回缩放后的结果。

av_rescale_rnd(swr_get_delay(swr_ctx, src_rate) + src_nb_samples, dst_rate, src_rate, AV_ROUND_UP)：这个表达式将重采样后的总样本数按比例重新缩放，使其适应目标音频的采样率。AV_ROUND_UP是一个舍入模式，表示采用向上舍入的方式。

dst_nb_samples：这是重采样后的目标音频的样本数。

总而言之，这行代码的目的是计算重采样后的目标音频的样本数。它通过将源音频的样本数和重采样过程中产生的延迟相加，并按比例重新缩放以适应目标音频的采样率来实现。

音频连续时间戳计算逻辑分析

看下这段代码

c 复制代码

   ret = avcodec_receive_frame(d->avctx, frame);
   if (ret >= 0) {
       AVRational tb = (AVRational){1, frame->sample_rate};
       if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE)
           frame->pts = av_rescale_q(frame->pts, d->avctx->pkt_timebase, tb);
       else if (d->next_pts != AV_NOPTS_VALUE)
           frame->pts = av_rescale_q(d->next_pts, d->next_pts_tb, tb);
       if (frame->pts != AV_NOPTS_VALUE) {
           d->next_pts = frame->pts + frame->nb_samples;
           d->next_pts_tb = tb;
       }
   }

frame->pts = av_rescale_q(frame->pts, d->avctx->pkt_timebase, tb)的含义

时间跨度= 当前应出现时间-初始时间 = 源时间戳 * 源时间基数 = 目标时间戳 * 目标时间基数

这行代码是用于将帧的时间戳（PTS）从一个时间基（timebase）转换为另一个时间基的操作。即 目标时间戳 = 源时间戳 * 源时间基数 / 目标时间基数。

在这行代码中，frame->pts表示当前帧的时间戳。d->avctx->pkt_timebase表示编码器上下文（AVCodecContext）中的数据包时间基。tb则表示目标时间基。

av_rescale_q函数用于执行时间戳的转换。它接受三个参数：源值（即当前帧的时间戳），源时间基和目标时间基。函数会根据提供的时间基参数，将源值从源时间基转换为目标时间基，并返回转换后的值作为结果。

通过这个操作，可以将帧的时间戳从一个时间基转换为另一个时间基，以适应不同的容器或编解码器要求。这对于正确处理时间轴和时序是非常重要的，特别是在处理音视频同步、编辑和混流等操作时。这种转换可以确保视频和音频的时间信息在不同的上下文中保持一致和准确。

d->next_pts = frame->pts + frame->nb_samples;

假设每个音频样本的持续时间都是1/sample_count_per_second，那么存在等式：当前时间戳（单位秒）+当前音频帧的样本个数 = 下一个音频帧的开始时间戳（单位秒），据此，我们解释一下这行代码。

在这行代码中，frame->pts表示源值，即当前帧的时间戳（Presentation Timestamp，PTS）。d->avctx->pkt_timebase表示源时间基，它是编码器上下文（AVCodecContext）中的数据包时间基。

时间基是一个分数，用于表示时间的单位和精度。它通常用于将时间戳从一种表示方式转换为另一种表示方式。分数的分子表示时间单位，分母表示每秒的时间单位数。

在这里，frame->pts乘以d->avctx->pkt_timebase的目的是将当前帧的时间戳从源时间基转换为目标时间基。乘法运算的结果是一个根据源时间基和目标时间基的比例进行缩放的时间戳值。

通过执行乘法运算，可以将时间戳从一个时间基转换为另一个时间基，以便在不同的容器或编解码器之间进行正确的时间同步和时间轴处理。这种转换可以确保视频和音频的时间信息在不同的上下文中保持一致和准确。

frame->pts = av_rescale_q(d->next_pts, d->next_pts_tb, tb);

根据上面的推算，其实d->next_pts的时间基已经不是解码的时间基了，而是解码后的时间基，即目标采样率1/sample_count_per_second，所以这里有 d->next_pts_tb = tb;

音频序列号分析

d->pkt_serial是一个变量，用于表示音视频数据包的序列号。在音视频处理和同步过程中，使用序列号可以跟踪和标识不同的音视频数据包。

序列号通常用于多线程或并行处理的场景，其中音频和视频数据可能以不同的速度解码和处理。每个数据包都可以被分配一个唯一的序列号，以便在后续的处理过程中进行识别和排序。

通过使用序列号，可以实现以下功能：

数据包排序：通过比较不同数据包的序列号，可以按正确的顺序对它们进行处理，以确保音视频数据的正确同步。例如，在音视频同步中，可以根据序列号将音频和视频数据包按照时间顺序进行匹配和呈现。
错误检测：序列号可以用于检测丢失的或乱序的数据包。如果一个或多个数据包的序列号在处理过程中出现间隔或不连续，可能表明存在数据包丢失或乱序的问题。
数据包关联：序列号还可以用于将音频和视频数据包进行关联。例如，在多个音频和视频流进行混流的情况下，可以通过序列号将对应的音频和视频数据包进行匹配和关联。

综上所述，d->pkt_serial是一个用于标识和跟踪音视频数据包的序列号变量，用于实现数据包的排序、错误检测和关联等功能。

音频包处理

pkt_in_play_range 是一个表示音视频包（packet）是否处于播放范围内的标志。它通常用于音视频播放器或处理器中，以确定是否应该处理给定的音视频包。

在音视频处理中，往往会有一个播放范围（play range），用于指定在特定时间段内播放音视频数据。播放范围可以是整个音视频文件的时间范围，也可以是用户在播放器中指定的某个时间段。

pkt_in_play_range 标志用于判断当前的音视频包是否在播放范围内。如果 pkt_in_play_range 为真（非零），表示音视频包处于播放范围内，应该被处理和播放。如果 pkt_in_play_range 为假（零），表示音视频包不在播放范围内，可以选择跳过处理或忽略该包。

这个标志的设置通常由播放器或相关的音视频处理逻辑根据当前的播放位置和播放范围来决定。它可以帮助控制音视频的播放和处理，以确保只处理和呈现播放范围内的音视频数据。