最近项目需要，使用了 ffmpeg 做摄像头视频采集和串流。这几天有点时间，打算把相关的一些知识记录分享一下。
在撰写本文时，我又在另外一台电脑上把 ffmpeg 重新安装了一遍，所以绝对真实靠谱！如果你觉得文章写得还不错，敬请点个赞支持一下，十分感谢~
ffmpeg 简介
ffmpeg是一套跨平台的，用于音视频录制、转换、流化等操作的完善的解决方案，它是业界最负盛名的开源音视频框架之一。许多软件都是基于ffmpeg开发的，如格式工厂、各种xx影音等。
ffmpeg 是一套开源库以及命令行工具的集合，用户既可以使用命令行直接对音视频进行操作（CLI），也可以调用其开源库进行个性化的功能开发（SDK）。
如果要在自己的程序中使用 ffmpeg ，那么使用它的 SDK 是最好的选择。当前 ffmpeg 包含以下几个库：
- libavcodec : 编/解码
- libavfilter : 帧级操作（如添加滤镜）
- libavformat : 文件 I/O 和 封装/解封装
- libavdevice : 设备视频文件的封装/解封装
- libavutil : 通用工具集合
- libswresample : 音频重采样、格式处理、混音等
- libpostproc : 预处理
- libswscale : 色彩处理和缩放
ffmpeg 库在 Windows 下的安装
这个项目大部分是在 Linux 开发板上做的，Windows 上占一小部分。虽然如此，在 Windows 上安装 ffmpeg 的步骤一点都没法省。
ffmpeg 目前不提供预编译的库文件，而是需要自己下载源码并编译。看网上说 Windows 下编译 ffmpeg 非常麻烦，我想应该是“找到好用的教程”比较麻烦。本文使用 MSYS2 来编译 ffmpeg ，许多问题可以迎刃而解！
环境准备
在 Windows 下，编译需要做的准备如下：
- 安装并配置 MYSY2
- 安装 git （可选）
- ffmpeg 源码
- x264 源码（可选）
本节只讲述 MSYS2 的安装和配置和源码的下载。git 可根据需要自行选择安装。
安装 MSYS2 及编译工具链
MSYS2 是 Windows 下的一组编译套件，它可以在 Windows 系统中模拟 Linux 下的编译环境，如使用 shell 运行命令、使用 pacman 安装软件包、使用 gcc (MinGW) 编译代码等。简单来说，使用 MSYS2 ，你可以通过在 Linux 下非常熟悉的各种命令，来编译 Windows 下的软件。
官网描述：It provides a native build environment, based on open source software, and makes you feel right at home when you are already comfortable with Linux.
MSYS2 的安装也非常省心，只需要到 MSYS2 官网 下载.exe安装包，管理员身份运行安装即可。
注意安装盘必须是NTFS，路径要全使用 ACSII 字符，不能有空格。建议就安装在默认位置，如果不想装在 C 盘，就直接改下盘符，装在其他盘的根目录。
安装完毕后，开始菜单里就会有下面的程序：
点击它们就会启动一个 shell 窗口，Just like on Linux ! 这个 shell 程序默认是 Mintty，类似 Linux 系统中的 bash shell。MSYS2 支持多个编译器工具链，它们的环境是独立的（可以去安装文件夹查看），这里选择启动 MINGW64 （如果你也是64位系统的话）。
首先为了提高下载速度，将下载源换成中科大的：
1 | sed -i "s#mirror.msys2.org/#mirrors.ustc.edu.cn/msys2/#g" /etc/pacman.d/mirrorlist* |
然后安装mingw64编译链和基本的依赖：
1 | pacman -S mingw-w64-x86_64-toolchain # mingw64编译工具链，win下的gcc |
安装完毕后，可以输入gcc -v查看 gcc 版本：
最后需要添加环境变量。右击此电脑 -> 属性 -> 高级系统设置 -> 环境变量 -> 选择 Path （用户变量和系统变量都要）-> 编辑 -> 新建，添加编译工具链的路径：
注意如果 MSYS2 没有安装在 C 盘，或者使用的不是 MINGW64 的shell，那么这里需要改成对应的路径。
添加环境变量这一步，是为了以后使用其他编辑器或者IDE时，能够找到 MINGW64 的编译工具链。在 MSYS2 中编译 ffmpeg 本身是不需要添加 Windows 的环境变量的。
ffmpeg 源码下载
在 ffmpeg 官网 下载源码，目前最新的版本是 5.1.2 。注意不要下载成 executable files 了，那个是可以直接运行的 CLI 程序。
你也可以直接下载 snapshot 版本，不过我个人更愿意下载带版本数字的。试想两年之后，谁能知道你电脑里的 snapshot 是何年何月的 snapshot 呢？
三个 download 都可以，只是压缩包格式不一样：
下载后解压到一个好找的文件夹即可。
x264 源码下载
ffmpeg 提供了相当多的外部库支持，但是如果要使用的话需要自己编译外部库。因为项目需要用到视频编码，所以此处加入 x264 库。
libx264 由 VideoLAN 组织所发布，它是 H.264 的一套性能较好的软编码器实现（不包括解码器）。H.264 (AVC) 是当前较常用的视频编码，目前 H.264 的继任者 H.265 (HEVC) 也渐趋成熟， VideoLAN 也有一套实现 libx265 。不过 libx265 的编译方式与 libx264 有所区别，目前我还没仔细研究。
官方建议使用 git 下载源码（下载压缩包再解压应该也是一样的）：
1 | git clone https://code.videolan.org/videolan/x264.git |
编译和安装
将所有源码放到同一文件夹下便于管理，我把它们都统一放在一个叫 ffmpeg 的文件夹下。然后再建立各自的 install 文件夹存储编译好的库（当然你也可以选择其他任何地方的文件夹）。
为了方便，将编译的命令写成脚本 build-x264.sh 和 build-ffmpeg.sh。当前文件夹的结构如下（源码文件夹名称被我修改过了）：
编译 x264 库
build-x264.sh脚本内容如下：
1 |
|
注意第一行必须是 #!/bin/sh ，才能被 MSYS2 的 shell 识别为可执行脚本。（亲测在 MSYS2 中chmod命令没有效果）
这几条命令中最重要的就是./configure命令，它的参数会指导编译器应该如何编译代码。这里 --prefix 参数指定了编译好的库文件的安装路径，可以自己任意指定。 --enable-shared 代表编译动态库。如果你需要静态库，那么需要加入 -enable-static 参数。
此外，make 命令的-j参数是指并行编译的线程数，可以根据你的 CPU 核数自行确定。
可以在源码文件夹下，通过
./configure --help命令查看所有可选参数。
在 MSYS2 的 shell 中，打开源码所在文件夹，并执行脚本：
1 | cd /d/repos/ffmpeg |
注意 MSYS2 中文件路径的写法，是以/d代表 D 盘，类似 Linux 的风格。
不出意外的话，等待片刻后就会在 x264_install 路径下看到编译好的库。其中 bin/libx264-164.dll 文件就是x264的动态库文件。
如果出现错误，可以先单独执行 .\configure 命令，然后再执行 make ，逐步查找错误原因。
编译 ffmpeg 库
build-ffmpeg.sh脚本内容如下：
1 |
|
使用的命令与libx264类似，也是先 configure 再 make 。如果需要添加 x264 支持的话，需要注意以下几点：
- 加入
--enable-libx264参数 - 指定 PKG_CONFIG_PATH 变量，告知编译器 x264 库的路径
- 指定 x264 库的头文件包含路径及动态库链接的路径
ffmpeg 可自定义的编译参数非常多，有需要可自行研究。
然后同样也是执行脚本即可：
1 | cd /d/repos/ffmpeg |
ffmpeg 代码量较大，可能会编译比较久，多线程 make 可加快编译速度。我使用make -j8大约花了七八分钟。
编译完成后，就可以在 ffmpeg_5.2.1_install 路径下看到库文件了。其中 bin 下的一堆 dll 就是动态库文件。
现在 ffmpeg 的 SDK 就任你调用了！下一节我们来试试调用 ffmpeg 编写程序。
ffmpeg 的 Hello World 程序
在 ffmpeg 安装路径下，打开 share\ffmpeg\examples ，可以看到 ffmpeg 的示例程序，它们也可以在 ffmpeg 的在线 API 文档 中查看到。
其中的 avio_reading.c 相当于 ffmpeg 的 Hello World，它会读取一个媒体文件的元数据信息并打印显示。
另外建一个文件夹，将avio_reading.c复制过去，然后用在 MYSY2 中打开这个目录，使用 gcc 命令编译。
gcc命令如下：
1 | gcc avio_reading.c -o test \ |
编译完毕后，将在当前文件夹下生成可执行文件test.exe。
注意在 shell 中运行程序之前，需要将两个库的安装目录添加到环境变量 PATH （这是MSYS2 的环境变量，不是 Windows 系统的）。
1 | export PATH=$PATH:/d/repos/ffmpeg/x264_install/bin:/d/repos/ffmpeg/ffmpeg_5.2.1_install/bin |
如果不执行export命令的话，那么运行test.exe时就无法链接到动态库，更令人困扰的是不会弹出任何提示，所以一定记得添加。当然如果你觉得每次打开都要运行太麻烦，也可以将这条命令添加到 你的安装位置/msys64/etc/profile 文件的末尾，这个文件和 Linux 下的/etc/profile文件作用是类似的。
运行测试效果如下：
至此，我们迈出了使用 ffmpeg 库的第一步——也是一大步！
由于 gcc 的编译命令很长，重复手打很不方便，所以我一般会使用 vscode+cmake 的方式来做开发。不过这个配置又是较为麻烦的一件事，限于篇幅本文不再详述，感兴趣的读者可自行查阅资料。基本上只要注意把 gcc 的命令参数转换到 CmakeLists.txt 文件里，并注意终端的环境变量配置即可。
入门资料
ffmpeg 我也是最近才开始用，官方对 SDK 没有详细的入门教程，仅提供了 Doxygen 风格的 API 文档供查询。所以这里贴两个我觉得很好的入门帖，供与我一样刚刚入门的朋友参考。
首先是 Github 上的一篇tutorial：ffmpeg-libav-tutorial ，篇幅不长，读完可以对音视频有一个基本的认知。
然后是已故的音视频领域先驱雷霄骅（雷神）的博客 。需要注意的是现在的 ffmpeg 相比雷神当年使用的版本已经有了许多变化，使用雷神的源代码有时还需要修改。（斯人已逝，生者如斯！）
其他较为系统的参考资料我还没有找到，基本就是根据需要去百度or谷歌。有时 ffmpeg 官网也能派上一些用场，可以多翻翻。
后记
MSYS2 真是个好东西！
下一篇将讨论 ffmpeg 在 Linux 上的安装以及交叉编译的问题。
