音视频处理 ffmpeg中级开发 H264编码

开发介绍

• libavcodec/avcodec.h
• 常用的数据结构
  • AVCodec 编码器结构体
  • AVCodecContext 编码器上下文
  • AVFrame 解码后的帧
• 结构体内存的分配和释放
  • av_frame_alloc 申请
  • av_frame_free() 释放
  • avcodec_alloc_context3() 创建编码器上下文
  • avcodec_free_context() 释放编码器上下文
• 解码步骤
  • avcodec_find_decoder 查找解码器
  • avcodec_open2 打开解码器
  • avcodec_decode_video2 解码

FFMpegH264编码

• avcodec_find_encoder_by_name 查找编码器
• avcodec_open3  设置编码参数（分辨率、高、宽），并打开编码器，(解码的时候直接拷贝对应参数即可，无需再次设置)
• avcodec_encode_video2 编码
  • 真正执行编码的由第三方库进行
  • 如libx264 libopenh264
• 注意
  • 通过ID       查找编/解码器
  • 通过Name 查找编/解码器
• 参考链接：FFmpeg h264编码 - 简书

代码

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstring>

extern "C" {
    #include<libavutil/opt.h>
    #include<libavutil/imgutils.h>
    #include<libavcodec/avcodec.h>
}

//对每一帧数据进行编码
static void encode(AVCodecContext *enc_ctx,AVFrame *frame,AVPacket *pkt,FILE *outfile){
    int ret = 0;
    //send the frame to the encoder
    if (frame){
        printf("Send frame %3"PRId64"\n",frame->pts);
    }
    ret = avcodec_send_frame(enc_ctx,frame);
    if (ret < 0){
        fprintf(stderr,"Error sending a frame for encoding\n");
        exit(1);
    }
    while (ret >= 0){
        ret = avcodec_receive_packet(enc_ctx,pkt);
        if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF){
            return;
        } else if (ret < 0){
            fprintf(stderr,"Error during encoding\n");
            exit(1);
        }
        printf("Write packet %3"PRId64" (size=%5d)\n",pkt->pts,pkt->size);
        fwrite(pkt->data,1,pkt->size,outfile);
        av_packet_unref(pkt);
    }
}
int main(int argc,char** argv){
    const char *file_name,*codec_name;//输出文件路径和编码器名字，由运行程序时传入参数(要编码的内容是从摄像头获取的)
    const AVCodec *codec;             //编码器
    AVCodecContext *codec_context = nullptr;//编码上下文环境
    int i,ret,x,y,got_output;         //got_output用于标记一帧是否压缩成功
    FILE *file;
    AVFrame *frame;                   //原始帧(未压缩的数据)
    AVPacket pkt;
    uint8_t endcode[]={0,0,1,0xb7};

    if (argc <= 2){
        fprintf(stderr,"Usage: %s <output file> <codec name>\n",argv[0]);
        exit(0);
    }
    file_name = argv[1];
    codec_name = argv[2];     //h264编码器名字是libx264
    //avcodec_register_all()  //delete
    //通过名字查找编码器
    codec = avcodec_find_encoder_by_name(codec_name);
    if (!codec){
        fprintf(stderr,"Codec not found\n");
        exit(1);
    }
    //生成编码上下文环境
    codec_context = avcodec_alloc_context3(codec);
    if (!codec_context){
        fprintf(stderr,"Could not allocate video codec context\n");
        exit(1);
    }
    // 设置码率
    codec_context->bit_rate = 400000;
    // 设置视频宽高
    codec_context->width = 352;
    codec_context->height = 288;
    // 设置时间基、帧率(时间基根据帧率而变化)
    codec_context->time_base = (AVRational){1,25}; //一秒钟25帧，刻度就是1/25
    codec_context->framerate = (AVRational){25,1}; //时间基根据帧率进行变化
    // 设置多少帧产生一个关键帧，也就是一组帧是多少帧
    // 如果同一个镜头没有变化，只需要设定一个关键帧，一组帧以这个关键帧作为参照，从而降低数据存储
    codec_context->gop_size = 10;
    // 设置b帧(前后参考帧)
    // P帧 向前参考帧
    codec_context->max_b_frames = 1;
    // 要编码的原始数据的YUV格式
    codec_context->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
    // 如果编码器id是h264
    if (codec->id == AV_CODEC_ID_H264){
        // preset表示采用一个预先设定好的参数集，级别是slow
        // slow表示压缩速度是慢的，慢的可以保证视频质量，用快的会降低视频质量
        av_opt_set(codec_context->priv_data,"preset","slow",0);
    }
    // 打开编码器
    if (avcodec_open2(codec_context,codec,NULL) < 0){
        fprintf(stderr,"Could not open codec\n");
        exit(1);
    }

    file = fopen(file_name,"wb");
    if (!file){
        fprintf(stderr,"Could not open %s\n",file_name);
        exit(1);
    }
    // 初始化帧并设置帧的YUV格式和分辨率
    frame = av_frame_alloc();
    if (!frame){
        fprintf(stderr,"Could not allocate video frame\n");
        exit(1);
    }
    frame->format = codec_context->pix_fmt;
    frame->width = codec_context->width;
    frame->height = codec_context->height;

    ret = av_frame_get_buffer(frame,32);
    if (ret < 0){
        fprintf(stderr,"Could not allocate the video frame data\n");
        exit(1);
    }
    // 这里是人工添加数据模拟生成1秒钟(25帧)的视频(真实应用中是从摄像头获取的原始数据，摄像头拿到数据后会传给编码器，然后编码器进行编码形成一帧帧数据。)
    for (i = 0; i < 25; i++) {
        av_init_packet(&pkt);//packet data will be allocated by the encoder
        pkt.data = NULL;
        pkt.size = 0;
        // 强制输出写入文件
        fflush(stdout);
        /* make sure the frame data is writable */
        ret = av_frame_make_writable(frame);
        if (ret < 0){
            exit(1);
        }
        // 下面2个循环是人工往frame里面添的数据
        /* Y */
        for (int y = 0; y < codec_context->height; y++) {
            for (int x = 0; x < codec_context->width; x++) {
                frame->data[0][y * frame->linesize[0] + x] = x + y + i*3;
            }
        }
        /* Cb and Cr */
        for (int y = 0; y < codec_context->height/2; y++) {
            for (int x = 0; x < codec_context->width/2; x++) {
                frame->data[1][y * frame->linesize[1] +x] = 128 + y + i*2;
                frame->data[2][y * frame->linesize[2] +x] = 64 + x + i*5;
            }
        }
        frame->pts = i;
        // 进行编码压缩
        encode(codec_context,frame,&pkt,file);
    }
    /* flush the encoder */
    encode(codec_context,NULL,&pkt,file);
    /* add sequence end code to have a real MPEG file */
    fwrite(endcode,1,sizeof (endcode),file);
    fclose(file);
    avcodec_free_context(&codec_context);
    av_frame_free(&frame);
    return 0;
}

• build不出现错误之后，点击run，弹出提示信息，需要输入指定的参数
• 进入终端页面，进入cmake-build-debug文件夹下
• 使用如下命令进行数据编码 ./learn_ffmpeg 1.h264 libx264
• 生成1.h264文件
• 使用ffplay 1.h264 进行播放
• 本人使用开源软件 PotPlayer进行视频播放 

•  ffplay 1.h264进行视频播放，输出数据的相关描述信息
• Stream #0:0: 流的ID
• 视频流是 h264 high
• 数据先前的格式是 yuv420p 分辨率是353x288 帧率是25 时间基是25 流的时间基是1200 编码的时间基是 50