The FFmpeg Multimedia Framework: Architecture and Core Libraries

# FFmpeg Pipeline Flow
┌─────────────┐
│ Input File  │
└──────┬──────┘
       │
       ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│ 1. DEMUXING (libavformat)           │
│    → Parse container structure       │
│    → Extract elementary streams      │
│    → Generate timestamped packets    │
└──────┬──────────────────────────────┘
       │
       ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│ 2. DECODING (libavcodec)            │
│    → Apply inverse compression       │
│    → Generate raw frames             │
│    → YUV/RGB pixels or PCM audio    │
└──────┬──────────────────────────────┘
       │
       ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│ 3. FILTERING (libavfilter)          │
│    → Scale, crop, rotate video      │
│    → Apply effects and overlays     │
│    → Adjust audio levels            │
└──────┬──────────────────────────────┘
       │
       ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│ 4. ENCODING (libavcodec)            │
│    → Apply compression algorithms   │
│    → Generate compressed packets    │
│    → Target codec implementation    │
└──────┬──────────────────────────────┘
       │
       ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│ 5. MUXING (libavformat)             │
│    → Interleave streams             │
│    → Write container headers        │
│    → Generate output file           │
└──────┬──────────────────────────────┘
       │
       ▼
┌─────────────┐
│ Output File │
└─────────────┘

#include <libavformat/avformat.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavutil/avutil.h>

int transcode_video(const char* input, const char* output) {
    AVFormatContext *input_ctx = NULL;
    AVFormatContext *output_ctx = NULL;
    
    // 1. Open input file and analyze
    if (avformat_open_input(&input_ctx, input, NULL, NULL) < 0) {
        fprintf(stderr, "Could not open input file\n");
        return -1;
    }
    
    // 2. Find stream information
    if (avformat_find_stream_info(input_ctx, NULL) < 0) {
        fprintf(stderr, "Could not find stream info\n");
        return -1;
    }
    
    // 3. Initialize output format context
    avformat_alloc_output_context2(&output_ctx, NULL, NULL, output);
    
    // 4. Setup streams and codecs
    for (int i = 0; i < input_ctx->nb_streams; i++) {
        AVStream *in_stream = input_ctx->streams[i];
        AVStream *out_stream = avformat_new_stream(output_ctx, NULL);
        
        // Configure codec parameters
        avcodec_parameters_copy(out_stream->codecpar, 
                               in_stream->codecpar);
    }
    
    // 5. Open output file
    avio_open(&output_ctx->pb, output, AVIO_FLAG_WRITE);
    
    // 6. Write header
    avformat_write_header(output_ctx, NULL);
    
    // 7. Process packets
    AVPacket packet;
    while (av_read_frame(input_ctx, &packet) >= 0) {
        // Decode → Filter → Encode → Write
        av_interleaved_write_frame(output_ctx, &packet);
        av_packet_unref(&packet);
    }
    
    // 8. Finalize
    av_write_trailer(output_ctx);
    
    // Cleanup
    avformat_close_input(&input_ctx);
    avformat_free_context(output_ctx);
    
    return 0;
}