【音視頻】SDL渲染YUV格式像素

SDL視頻顯示的流程

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實現流程

準備視頻文件

準備一個格式為yuv420p，分辨率為320x240的yuv數據，并且將視頻文件放入項目構建的目錄下：

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初始化SDL

初始化SDL的視頻模塊

//初始化 SDL
if(SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO))
{fprintf( stderr, "Could not initialize SDL - %s\n", SDL_GetError());return -1;
}

創建一個窗口

  • 創建一個SDL窗口，用于紋理渲染
  • 初始時窗口大小為YUV視頻分辨率大小
#define YUV_WIDTH   320
#define YUV_HEIGHT  240SDL_Window *window = NULL;
int win_width = YUV_WIDTH;
int win_height = YUV_WIDTH;
window = SDL_CreateWindow("Simplest YUV Player",SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,video_width, video_height,SDL_WINDOW_OPENGL|SDL_WINDOW_RESIZABLE);
if(!window)
{fprintf(stderr, "SDL: could not create window, err:%s\n",SDL_GetError());goto _FAIL;
}

設置YUV緩存

設置每次讀取視頻幀的緩存大小，這里每次就讀取1幀即可，計算方式為：Y分量+U分量+V分量大小

  • YUV格式為yuv420p
  • Y分量大小為：Width * Height
  • U分量大小為：Width * Height /4
  • V分量大小為：Width * Height / 4
yuv420p格式示例圖

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代碼如下：

uint8_t *video_buf = NULL; uint32_t y_frame_len = video_width * video_height;
uint32_t u_frame_len = video_width * video_height / 4;
uint32_t v_frame_len = video_width * video_height / 4;
uint32_t yuv_frame_len = y_frame_len + u_frame_len + v_frame_len;video_buf = (uint8_t*)malloc(yuv_frame_len);
if(!video_buf){fprintf(stderr, "Failed to alloce yuv frame space!\n");goto _FAIL;}

創建渲染器

創建渲染器，用于視頻紋理的渲染

SDL_Renderer *renderer = NULL;  
renderer = SDL_CreateRenderer(window, -1, 0);

創建紋理

根據yuv420p數據格式

其中：

  • YUV_FORMAT為YUV420P
  • SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING 指定紋理的訪問方式，STREAMING模式允許高效更新紋理數據，用于視頻渲染
SDL_Texture *texture = NULL; 
uint32_t pixformat = YUV_FORMAT; // YUV420P
texture = SDL_CreateTexture(renderer,pixformat,SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING,video_width,video_height);

打開yuv文件

使用文件操作，二進制讀的方式打開視頻文件

// 打開YUV文件
video_fd = fopen(yuv_path, "rb");
if( !video_fd )
{fprintf(stderr, "Failed to open yuv file\n");goto _FAIL;
}

創建定時器

  • 創建一個定時器，用于定時刷新視頻幀，控制fps
  • 實際上就是創建一個新的線程，定期喚醒加入自定義的刷新事件

創建定時器

// 創建請求刷新線程
timer_thread = SDL_CreateThread(refresh_video_timer,NULL,NULL);

定時器線程函數

每次延時40ms左右，大概25fps

#define REFRESH_EVENT   (SDL_USEREVENT + 1)     // 請求畫面刷新事件
#define QUIT_EVENT      (SDL_USEREVENT + 2)     // 退出事件int s_thread_exit = 0;  // 退出標志 = 1則退出
int refresh_video_timer()
{while (!s_thread_exit){SDL_Event event;event.type = REFRESH_EVENT;SDL_PushEvent(&event);SDL_Delay(40);}s_thread_exit = 0;//push quit eventSDL_Event event;event.type = QUIT_EVENT;SDL_PushEvent(&event);return 0;
}

開啟事件循環

開啟事件循環，進行視頻渲染操作

等待事件

  • 等待事件加入隊列中，并阻塞在此
SDL_WaitEvent(&event);

畫面刷新事件

  • 定時器周期地加入刷新事件
  • 讀取yuv文件，并加入到紋理中
  • 設置渲染的矩形窗口為當前窗口的大小以及開始的位置
  • 將紋理的數據拷貝到CPU端
  • 渲染CPU端的數據
 if(event.type == REFRESH_EVENT) // 畫面刷新事件{video_buff_len = fread(video_buf, 1, yuv_frame_len, video_fd);if(video_buff_len <= 0){fprintf(stderr, "Failed to read data from yuv file!\n");goto _FAIL;}// 設置紋理的數據 video_width = 320， planeSDL_UpdateTexture(texture, NULL, video_buf, video_width);// 顯示區域，可以通過修改w和h進行縮放rect.x = 0;rect.y = 0;rect.w = win_width;rect.h = win_height;// 清除當前顯示SDL_RenderClear(renderer);// 將紋理的數據拷貝給渲染器SDL_RenderCopy(renderer, texture, NULL, &rect);// 顯示SDL_RenderPresent(renderer);}

窗口事件

  • 接收窗口事件（如窗口移動，窗口大小改變等）
  • 暫時不做操作

退出事件

  • 包括自定義的退出事件QUIT_EVENT
  • 以及QUIT_EVENT，比如（關閉窗口，調用SDL_QUIT等）
  • 調用退出事件后，會通知定時器停止操作，并且退出循環，進行內存清理
while (1){// 收取SDL系統里面的事件SDL_WaitEvent(&event);if(event.type == REFRESH_EVENT) // 畫面刷新事件{video_buff_len = fread(video_buf, 1, yuv_frame_len, video_fd);if(video_buff_len <= 0){fprintf(stderr, "Failed to read data from yuv file!\n");goto _FAIL;}// 設置紋理的數據 video_width = 320， planeSDL_UpdateTexture(texture, NULL, video_buf, video_width);// 顯示區域，可以通過修改w和h進行縮放rect.x = 0;rect.y = 0;rect.w = win_width;rect.h = win_height;// 清除當前顯示SDL_RenderClear(renderer);// 將紋理的數據拷貝給渲染器SDL_RenderCopy(renderer, texture, NULL, &rect);// 顯示SDL_RenderPresent(renderer);}else if(event.type == SDL_WINDOWEVENT){//If ResizeSDL_GetWindowSize(window, &win_width, &win_height);printf("SDL_WINDOWEVENT win_width:%d, win_height:%d\n",win_width,win_height );}else if(event.type == SDL_QUIT) //退出事件{s_thread_exit = 1;}else if(event.type == QUIT_EVENT){break;}}

關閉操作和內存清理

渲染結束或手動關閉窗口后，需要關閉文件和SDL子系統，并且釋放相關內存

_FAIL:s_thread_exit = 1;      // 保證線程能夠退出// 釋放資源if(timer_thread)SDL_WaitThread(timer_thread, NULL); // 等待線程退出if(video_buf)free(video_buf);if(video_fd)fclose(video_fd);if(texture)SDL_DestroyTexture(texture);if(renderer)SDL_DestroyRenderer(renderer);if(window)SDL_DestroyWindow(window);SDL_Quit();return 0;}

實現的效果

實現的效果如下：

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整體代碼

main.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>#include <SDL.h>//自定義消息類型
#define REFRESH_EVENT   (SDL_USEREVENT + 1)     // 請求畫面刷新事件
#define QUIT_EVENT      (SDL_USEREVENT + 2)     // 退出事件//定義分辨率
// YUV像素分辨率
#define YUV_WIDTH   320
#define YUV_HEIGHT  240
//定義YUV格式
#define YUV_FORMAT  SDL_PIXELFORMAT_IYUVint s_thread_exit = 0;  // 退出標志 = 1則退出int refresh_video_timer()
{while (!s_thread_exit){SDL_Event event;event.type = REFRESH_EVENT;SDL_PushEvent(&event);SDL_Delay(40);}s_thread_exit = 0;//push quit eventSDL_Event event;event.type = QUIT_EVENT;SDL_PushEvent(&event);printf("finish Timer\n");return 0;
}
#undef main
int main(int argc, char* argv[])
{//初始化 SDLif(SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO)){fprintf( stderr, "Could not initialize SDL - %s\n", SDL_GetError());return -1;}// SDLSDL_Event event;                            // 事件SDL_Rect rect;                              // 矩形SDL_Window *window = NULL;                  // 窗口SDL_Renderer *renderer = NULL;              // 渲染SDL_Texture *texture = NULL;                // 紋理SDL_Thread *timer_thread = NULL;            // 請求刷新線程uint32_t pixformat = YUV_FORMAT;            // YUV420P，即是SDL_PIXELFORMAT_IYUV// 分辨率// 1. YUV的分辨率int video_width = YUV_WIDTH;int video_height = YUV_HEIGHT;// 2.顯示窗口的分辨率int win_width = YUV_WIDTH;int win_height = YUV_WIDTH;// YUV文件句柄FILE *video_fd = NULL;const char *yuv_path = "yuv420p_320x240.yuv";size_t video_buff_len = 0;uint8_t *video_buf = NULL; //讀取數據后先把放到buffer里面// 我們測試的文件是YUV420P格式uint32_t y_frame_len = video_width * video_height;uint32_t u_frame_len = video_width * video_height / 4;uint32_t v_frame_len = video_width * video_height / 4;uint32_t yuv_frame_len = y_frame_len + u_frame_len + v_frame_len;//創建窗口window = SDL_CreateWindow("Simplest YUV Player",SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,video_width, video_height,SDL_WINDOW_OPENGL|SDL_WINDOW_RESIZABLE);if(!window){fprintf(stderr, "SDL: could not create window, err:%s\n",SDL_GetError());goto _FAIL;}// 基于窗口創建渲染器renderer = SDL_CreateRenderer(window, -1, 0);// 基于渲染器創建紋理texture = SDL_CreateTexture(renderer,pixformat,SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING,video_width,video_height);// 分配空間video_buf = (uint8_t*)malloc(yuv_frame_len);if(!video_buf){fprintf(stderr, "Failed to alloce yuv frame space!\n");goto _FAIL;}// 打開YUV文件video_fd = fopen(yuv_path, "rb");if( !video_fd ){fprintf(stderr, "Failed to open yuv file\n");goto _FAIL;}// 創建請求刷新線程timer_thread = SDL_CreateThread(refresh_video_timer,NULL,NULL);while (1){// 收取SDL系統里面的事件SDL_WaitEvent(&event);if(event.type == REFRESH_EVENT) // 畫面刷新事件{video_buff_len = fread(video_buf, 1, yuv_frame_len, video_fd);if(video_buff_len <= 0){fprintf(stderr, "Failed to read data from yuv file!\n");goto _FAIL;}// 設置紋理的數據 video_width = 320， planeSDL_UpdateTexture(texture, NULL, video_buf, video_width);rect.w = win_width;rect.h = win_height;// 顯示區域，可以通過修改w和h進行縮放rect.x = 0;rect.y = 0;// float w_ratio = win_width * 1.0 /video_width;// float h_ratio = win_height * 1.0 /video_height;// // 320x240 怎么保持原視頻的寬高比例// rect.w = video_width * w_ratio;// rect.h = video_height * h_ratio;//            rect.w = video_width * 0.5;
//            rect.h = video_height * 0.5;// 清除當前顯示SDL_RenderClear(renderer);// 將紋理的數據拷貝給渲染器SDL_RenderCopy(renderer, texture, NULL, &rect);// 顯示SDL_RenderPresent(renderer);}else if(event.type == SDL_WINDOWEVENT){//If ResizeSDL_GetWindowSize(window, &win_width, &win_height);printf("SDL_WINDOWEVENT win_width:%d, win_height:%d\n",win_width,win_height );}else if(event.type == SDL_QUIT) //退出事件{s_thread_exit = 1;}else if(event.type == QUIT_EVENT){break;}}_FAIL:s_thread_exit = 1;      // 保證線程能夠退出// 釋放資源if(timer_thread)SDL_WaitThread(timer_thread, NULL); // 等待線程退出if(video_buf)free(video_buf);if(video_fd)fclose(video_fd);if(texture)SDL_DestroyTexture(texture);if(renderer)SDL_DestroyRenderer(renderer);if(window)SDL_DestroyWindow(window);SDL_Quit();return 0;}

更多資料

更多資料參考：https://github.com/0voice

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