最简单的视频编码器基于libvpx（编码YUV为VP8）

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本文记录一个最简单的基于libvpx的VP8视频编码器。这个例子是从官方的示例代码中精简出来的例子。我发现与H.264不同，VP8的裸流（即不包含封装格式的纯视频数据流）是不能播放的。换言之，VP8的裸流必须存放在容器中才可以播放。官方示例代码中存储VP8视频流的封装格式是IVF。IVF这种封装格式不是很常见，相关的资料可以查询有关的文档。

此外，这个工程中的libvpx也可以编码VP9格式的视频。但是封装格式那里有点问题目前还没有解决，所以暂时没有包含编码VP9的代码。编码VP9和编码VP8的函数调用是一模一样的。

流程图

调用libvpx进行视频编码的流程图如下所示。

流程图中主要的函数如下所示。
vpx_img_alloc()：为图像结构体vpx_image_t分配内存。
vpx_codec_enc_config_default()：设置参数集结构体vpx_codec_enc_cfg_t的缺省值。
vpx_codec_enc_init()：打开编码器。
vpx_codec_encode()：编码一帧图像。
vpx_codec_get_cx_data()：获取一帧压缩编码数据。
vpx_codec_destroy()：关闭编码器。

存储数据的结构体如下所示。
vpx_image_t：存储压缩编码前的像素数据。
vpx_codec_cx_pkt_t：存储压缩编码后的码流数据。

IVF封装格式处理的函数如下所示。
write_ivf_file_header()：写IVF封装格式的文件头。
write_ivf_frame_header()：写IVF封装格式中每帧数据的帧头。

此外流程图中还包括一个“flush_encoder”模块，该模块使用的函数和编码模块是一样的。唯一的不同在于不再输入视频像素数据。它的作用是输出编码器中剩余的码流数据。

源代码

/** * 最简单的基于VPX的视频编码器 * Simplest VPX Encoder * * 雷霄骅 Lei Xiaohua * [email protected] * 中国传媒大学/数字电视技术 * Communication University of China / Digital TV Technology * http://blog.csdn.net/leixiaohua1020 * * 本程序精简了libvpx中的一个示例代码。 * 可以YUV格式的像素数据编码为VPx(VP8/VP9)码流，是最简单的 * 基于libvpx的视频编码器 * 需要注意的是，编码输出的封装格式是IVF * * This example modified from an example from vpx project. * It encode YUV data to VPX(VP8/VP9) bitstream. * It's the simplest encoder example based on libvpx. */#include <stdio.h>#include <stdlib.h>  #define VPX_CODEC_DISABLE_COMPAT 1 #include "vpx/vpx_encoder.h"#include "vpx/vp8cx.h" #define interface (&vpx_codec_vp8_cx_algo) #define fourcc    0x30385056 #define IVF_FILE_HDR_SZ  (32)#define IVF_FRAME_HDR_SZ (12) static void mem_put_le16(char *mem, unsigned int val) {    mem[0] = val;    mem[1] = val>>8;} static void mem_put_le32(char *mem, unsigned int val) {    mem[0] = val;    mem[1] = val>>8;    mem[2] = val>>16;    mem[3] = val>>24;}  static void write_ivf_file_header(FILE *outfile,                                  const vpx_codec_enc_cfg_t *cfg,                                  int frame_cnt) {    char header[32];     if(cfg->g_pass != VPX_RC_ONE_PASS && cfg->g_pass != VPX_RC_LAST_PASS)        return;    header[0] = 'D';    header[1] = 'K';    header[2] = 'I';    header[3] = 'F';    mem_put_le16(header+4,  0);                   /* version */    mem_put_le16(header+6,  32);                  /* headersize */    mem_put_le32(header+8,  fourcc);              /* headersize */    mem_put_le16(header+12, cfg->g_w);            /* width */    mem_put_le16(header+14, cfg->g_h);            /* height */    mem_put_le32(header+16, cfg->g_timebase.den); /* rate */    mem_put_le32(header+20, cfg->g_timebase.num); /* scale */    mem_put_le32(header+24, frame_cnt);           /* length */    mem_put_le32(header+28, 0);                   /* unused */     fwrite(header, 1, 32, outfile);}  static void write_ivf_frame_header(FILE *outfile,                                   const vpx_codec_cx_pkt_t *pkt){    char             header[12];    vpx_codec_pts_t  pts;     if(pkt->kind != VPX_CODEC_CX_FRAME_PKT)        return;     pts = pkt->data.frame.pts;    mem_put_le32(header, pkt->data.frame.sz);    mem_put_le32(header+4, pts&0xFFFFFFFF);    mem_put_le32(header+8, pts >> 32);     fwrite(header, 1, 12, outfile);} int main(int argc, char **argv) {     FILE *infile, *outfile;    vpx_codec_ctx_t codec;    vpx_codec_enc_cfg_t cfg;    int frame_cnt = 0;    unsigned char file_hdr[IVF_FILE_HDR_SZ];    unsigned char frame_hdr[IVF_FRAME_HDR_SZ];    vpx_image_t raw;    vpx_codec_err_t ret;    int width,height;         int y_size;    int frame_avail;    int got_data;    int flags = 0;     width = 640;    height = 360;          /* Open input file for this encoding pass */         infile = fopen("../cuc_ieschool_640x360_yuv420p.yuv", "rb");         outfile = fopen("cuc_ieschool.ivf", "wb");          if(infile==NULL||outfile==NULL){                   printf("Error open files.\n");                   return -1;         }          if(!vpx_img_alloc(&raw, VPX_IMG_FMT_I420, width, height, 1)){        printf("Fail to allocate image\n");                   return -1;         }     printf("Using %s\n",vpx_codec_iface_name(interface));     /* Populate encoder configuration */    ret = vpx_codec_enc_config_default(interface, &cfg, 0);    if(ret) {        printf("Failed to get config: %s\n", vpx_codec_err_to_string(ret));        return -1;                                                     }     /* Update the default configuration with our settings */    cfg.rc_target_bitrate =800;    cfg.g_w = width;                                                              cfg.g_h = height;                                                             write_ivf_file_header(outfile, &cfg, 0);     /* Initialize codec */                                                   if(vpx_codec_enc_init(&codec, interface, &cfg, 0)){        printf("Failed to initialize encoder\n");                   return -1;         }     frame_avail = 1;    got_data = 0;          y_size=cfg.g_w*cfg.g_h;     while(frame_avail || got_data) {        vpx_codec_iter_t iter = NULL;        const vpx_codec_cx_pkt_t *pkt;                                     if(fread(raw.planes[0], 1, y_size*3/2, infile)!=y_size*3/2){                            frame_avail=0;                   }                    if(frame_avail){                            ret=vpx_codec_encode(&codec,&raw,frame_cnt,1,flags,VPX_DL_REALTIME);                   }else{                            ret=vpx_codec_encode(&codec,NULL,frame_cnt,1,flags,VPX_DL_REALTIME);                   }                    if(ret){            printf("Failed to encode frame\n");                            return -1;                   }        got_data = 0;        while( (pkt = vpx_codec_get_cx_data(&codec, &iter)) ) {            got_data = 1;            switch(pkt->kind) {            case VPX_CODEC_CX_FRAME_PKT:                write_ivf_frame_header(outfile, pkt);                fwrite(pkt->data.frame.buf, 1, pkt->data.frame.sz,outfile);                break;            default:                break;            }        }                   printf("Succeed encode frame: %5d\n",frame_cnt);        frame_cnt++;    }     fclose(infile);     vpx_codec_destroy(&codec);     /* Try to rewrite the file header with the actual frame count */    if(!fseek(outfile, 0, SEEK_SET))        write_ivf_file_header(outfile, &cfg, frame_cnt-1);     fclose(outfile);     return 0;}