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  • 最简单的基于FFMPEG的视频编码器(YUV编码为H.264)

    本文介绍一个最简单的基于FFMPEG的视频编码器。该编码器实现了YUV420P的像素数据编码为H.264的压缩编码数据。编码器代码十分简单,可是每一行代码都非常重要,适合好好研究一下。弄清楚了本代码也就基本弄清楚了FFMPEG的编码流程。眼下我尽管已经调通了程序,可是还是有些地方没有全然搞明确,须要下一步继续探究然后补充内容。

    本程序使用最新版的类库(编译时间为2014.5.6),开发平台为VC2010。全部的配置都已经做好,仅仅须要执行就能够了。

    流程图(2014.9.29更新)

    以下附一张使用FFmpeg编码视频的流程图。使用该流程,不仅能够编码H.264的视频,并且能够编码MPEG4/MPEG2/VP8等等各种FFmpeg支持的视频。图中蓝色背景的函数是实际输出数据的函数。浅绿色的函数是视频编码的函数。


    简介一下流程中各个函数的意义:

    av_register_all():注冊FFmpeg全部编解码器。

    avformat_alloc_output_context2():初始化输出码流的AVFormatContext。

    avio_open():打开输出文件。

    av_new_stream():创建输出码流的AVStream。

    avcodec_find_encoder():查找编码器。

    avcodec_open2():打开编码器。

    avformat_write_header():写文件头(对于某些没有文件头的封装格式,不须要此函数。比方说MPEG2TS)。

    avcodec_encode_video2():编码一帧视频。即将AVFrame(存储YUV像素数据)编码为AVPacket(存储H.264等格式的码流数据)。

    av_write_frame():将编码后的视频码流写入文件。

    flush_encoder():输入的像素数据读取完毕后调用此函数。用于输出编码器中剩余的AVPacket。

    av_write_trailer():写文件尾(对于某些没有文件头的封装格式,不须要此函数。比方说MPEG2TS)。

    代码

    贴上代码:

    /* 
     *最简单的基于FFmpeg的视频编码器
     *Simplest FFmpeg Video Encoder
     *
     *雷霄骅 Lei Xiaohua
     *leixiaohua1020@126.com
     *中国传媒大学/数字电视技术
     *Communication University of China / Digital TV Technology
     *http://blog.csdn.net/leixiaohua1020
     *
     *本程序实现了YUV像素数据编码为视频码流(H264,MPEG2,VP8等等)。
     *是最简单的FFmpeg视频编码方面的教程。
     *通过学习本样例能够了解FFmpeg的编码流程。
     *This software encode YUV420P data to H.264 bitstream.
     *It's the simplest video encoding software based on FFmpeg. 
     *Suitable for beginner of FFmpeg 
     */
    
    #include "stdafx.h"
    
    extern "C"
    {
    #include "libavcodecavcodec.h"
    #include "libavformatavformat.h"
    #include "libswscaleswscale.h"
    };
    
    
    int flush_encoder(AVFormatContext *fmt_ctx,unsigned int stream_index)
    {
    	int ret;
    	int got_frame;
    	AVPacket enc_pkt;
    	if (!(fmt_ctx->streams[stream_index]->codec->codec->capabilities &
    		CODEC_CAP_DELAY))
    		return 0;
    	while (1) {
    		printf("Flushing stream #%u encoder
    ", stream_index);
    		//ret = encode_write_frame(NULL, stream_index, &got_frame);
    		enc_pkt.data = NULL;
    		enc_pkt.size = 0;
    		av_init_packet(&enc_pkt);
    		ret = avcodec_encode_video2 (fmt_ctx->streams[stream_index]->codec, &enc_pkt,
    			NULL, &got_frame);
    		av_frame_free(NULL);
    		if (ret < 0)
    			break;
    		if (!got_frame)
    		{ret=0;break;}
    		printf("编码成功1帧!
    ");
    		/* mux encoded frame */
    		ret = av_write_frame(fmt_ctx, &enc_pkt);
    		if (ret < 0)
    			break;
    	}
    	return ret;
    }
    
    int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
    {
    	AVFormatContext* pFormatCtx;
    	AVOutputFormat* fmt;
    	AVStream* video_st;
    	AVCodecContext* pCodecCtx;
    	AVCodec* pCodec;
    
    	uint8_t* picture_buf;
    	AVFrame* picture;
    	int size;
    
    	FILE *in_file = fopen("src01_480x272.yuv", "rb");	//视频YUV源文件 
    	int in_w=480,in_h=272;//宽高	
    	int framenum=50;
    	const char* out_file = "src01.h264";					//输出文件路径
    
    	av_register_all();
    	//方法1.组合使用几个函数
    	pFormatCtx = avformat_alloc_context();
    	//猜格式
    	fmt = av_guess_format(NULL, out_file, NULL);
    	pFormatCtx->oformat = fmt;
    	
    	//方法2.更加自己主动化一些
    	//avformat_alloc_output_context2(&pFormatCtx, NULL, NULL, out_file);
    	//fmt = pFormatCtx->oformat;
    
    
    	//注意输出路径
    	if (avio_open(&pFormatCtx->pb,out_file, AVIO_FLAG_READ_WRITE) < 0)
    	{
    		printf("输出文件打开失败");
    		return -1;
    	}
    
    	video_st = av_new_stream(pFormatCtx, 0);
    	if (video_st==NULL)
    	{
    		return -1;
    	}
    	pCodecCtx = video_st->codec;
    	pCodecCtx->codec_id = fmt->video_codec;
    	pCodecCtx->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
    	pCodecCtx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P;
    	pCodecCtx->width = in_w;  
    	pCodecCtx->height = in_h;
    	pCodecCtx->time_base.num = 1;  
    	pCodecCtx->time_base.den = 25;  
    	pCodecCtx->bit_rate = 400000;  
    	pCodecCtx->gop_size=250;
    	//H264
    	//pCodecCtx->me_range = 16;
    	//pCodecCtx->max_qdiff = 4;
    	pCodecCtx->qmin = 10;
    	pCodecCtx->qmax = 51;
    	//pCodecCtx->qcompress = 0.6;
    	//输出格式信息
    	av_dump_format(pFormatCtx, 0, out_file, 1);
    
    	pCodec = avcodec_find_encoder(pCodecCtx->codec_id);
    	if (!pCodec)
    	{
    		printf("没有找到合适的编码器!
    ");
    		return -1;
    	}
    	if (avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec,NULL) < 0)
    	{
    		printf("编码器打开失败!
    ");
    		return -1;
    	}
    	picture = avcodec_alloc_frame();
    	size = avpicture_get_size(pCodecCtx->pix_fmt, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);
    	picture_buf = (uint8_t *)av_malloc(size);
    	avpicture_fill((AVPicture *)picture, picture_buf, pCodecCtx->pix_fmt, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);
    
    	//写文件头
    	avformat_write_header(pFormatCtx,NULL);
    
    	AVPacket pkt;
    	int y_size = pCodecCtx->width * pCodecCtx->height;
    	av_new_packet(&pkt,y_size*3);
    
    	for (int i=0; i<framenum; i++){
    		//读入YUV
    		if (fread(picture_buf, 1, y_size*3/2, in_file) < 0)
    		{
    			printf("文件读取错误
    ");
    			return -1;
    		}else if(feof(in_file)){
    			break;
    		}
    		picture->data[0] = picture_buf;  // 亮度Y
    		picture->data[1] = picture_buf+ y_size;  // U 
    		picture->data[2] = picture_buf+ y_size*5/4; // V
    		//PTS
    		picture->pts=i;
    		int got_picture=0;
    		//编码
    		int ret = avcodec_encode_video2(pCodecCtx, &pkt,picture, &got_picture);
    		if(ret < 0)
    		{
    			printf("编码错误!
    ");
    			return -1;
    		}
    		if (got_picture==1)
    		{
    			printf("编码成功1帧!
    ");
    			pkt.stream_index = video_st->index;
    			ret = av_write_frame(pFormatCtx, &pkt);
    			av_free_packet(&pkt);
    		}
    	}
    	//Flush Encoder
    	int ret = flush_encoder(pFormatCtx,0);
    	if (ret < 0) {
    		printf("Flushing encoder failed
    ");
    		return -1;
    	}
    
    	//写文件尾
    	av_write_trailer(pFormatCtx);
    
    	//清理
    	if (video_st)
    	{
    		avcodec_close(video_st->codec);
    		av_free(picture);
    		av_free(picture_buf);
    	}
    	avio_close(pFormatCtx->pb);
    	avformat_free_context(pFormatCtx);
    
    	fclose(in_file);
    
    	return 0;
    }
    

    软件执行截图(受限于文件体积,原始YUV帧数非常少):


    编码前的YUV序列:


    编码后的H.264码流:


    下载地址:

    http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/7324115

    修正记录:

    之前发现编码后的H.264码流与YUV输入的帧数不同。经过观察对照其它程序后发现须要调用flush_encoder()将编码器中剩余的视频帧输出。已经将该问题修正。

    下载地址(修正后):

    http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/7466649

    SourceForge上已经更新。


    PUDN源码(修正后):

    http://www.pudn.com/downloads644/sourcecode/multimedia/detail2605258.html


    SourceForge项目地址:

    https://sourceforge.net/projects/simplestffmpegvideoencoder/

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