ffmpeg-4.2.2：视频编码流程（yuv编码h.264）

这是基于FFMPEG的视频编码器，可以将yuv视频元数据编码成h264压缩编码数据。
主要是记录一下自己学习FFMPEG时总结的视频编码流程。
ffmpeg版本：ffmpeg-4.2.2
libx264版本：x264-snapshot-20191023-2245-stable

流程图

简单介绍下各个函数的功能：

avcodec_find_encoder_by_name()：通过编码器的名字查找编码器
avcodec_alloc_context3()：初始化AVCodecContext
avcodec_open2()：打开编码器
av_packet_alloc()：初始化AVPacket
av_frame_alloc()：初始化AVFrame
av_frame_get_buffer()：为AVFrame->data等分配内存
av_frame_make_writable()：检查AVFrame->data是否可写
avcodec_send_frame()：编码视频：将一帧视频元数据发送给编码器
avcodec_receive_packet()：编码视频：接收编码完成的AVPacket数据包

代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavutil/opt.h>
#include <libavutil/imgutils.h>

static void encode(AVCodecContext *cdc_ctx, AVFrame *frame, AVPacket *pkt, FILE *fp_out)
{
int ret = 0;

if (frame != NULL)
printf("Send %d frame.
", frame->pts);

if ((ret = avcodec_send_frame(cdc_ctx, frame)) < 0)
{
fprintf(stderr, "avcodec_send_frame failed.
");
exit(1);
}

while ((ret = avcodec_receive_packet(cdc_ctx, pkt)) >= 0)
{
printf("Write %d packet.
", pkt->pts);
fwrite(pkt->data, 1, pkt->size, fp_out);
av_packet_unref(pkt);
}

if ((ret != AVERROR(EAGAIN)) && (ret != AVERROR_EOF))
{
fprintf(stderr, "avcodec_receive_packet failed.
");
exit(1);
}
}

void encode_video(const char *input_file, const char *output_file, const char *encoder_name)
{
int ret = 0;
int i = 0;
AVCodec *codec = NULL;
AVCodecContext *cdc_ctx = NULL;
AVPacket *pkt = NULL;
AVFrame *frame = NULL;
FILE *fp_in, *fp_out;

if ((codec = avcodec_find_encoder_by_name(encoder_name)) == NULL)
{
fprintf(stderr, "avcodec_find_encoder_by_name failed.
");
goto ret1;
}

if ((cdc_ctx = avcodec_alloc_context3(codec)) == NULL)
{
fprintf(stderr, "avcodec_alloc_context3 failed.
");
goto ret1;
}
cdc_ctx->bit_rate = 400000;
cdc_ctx->width = 352;
cdc_ctx->height = 288;
cdc_ctx->time_base = (AVRational){1,25};
cdc_ctx->framerate = (AVRational){25,1};
cdc_ctx->gop_size = 10;
cdc_ctx->max_b_frames = 1;
cdc_ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
if (codec->id == AV_CODEC_ID_H264)
av_opt_set(cdc_ctx->priv_data, "preset", "slow", 0);

if ((ret = avcodec_open2(cdc_ctx, codec, NULL)) < 0)
{
fprintf(stderr, "avcodec_open2 failed.
");
goto ret2;
}

if ((pkt = av_packet_alloc()) == NULL)
{
fprintf(stderr, "av_packet_alloc failed.
");
goto ret3;
}

if ((frame = av_frame_alloc()) == NULL)
{
fprintf(stderr, "av_frame_alloc failed.
");
goto ret4;
}
frame->format = cdc_ctx->pix_fmt;
frame->width = cdc_ctx->width;
frame->height = cdc_ctx->height;

if ((ret = av_frame_get_buffer(frame, 0)) < 0)
{
fprintf(stderr, "av_frame_get_buffer failed.
");
goto ret5;
}

if ((fp_in = fopen(input_file, "rb")) == NULL)
{
fprintf(stderr, "fopen %s failed.
", input_file);
goto ret5;
}
if ((fp_out = fopen(output_file, "wb")) == NULL)
{
fprintf(stderr, "fopen %s failed.
", output_file);
goto ret6;
}

while (feof(fp_in) == 0)
{
int y = 0;

if ((ret = av_frame_make_writable(frame)) < 0)
{
fprintf(stderr, "frame is not writable.
");
goto ret7;
}

/*y*/
for (y = 0; y < frame->height; y++)
fread(&frame->data[0][y * frame->linesize[0]], 1, frame->width, fp_in);
/*u*/
for (y = 0; y < frame->height / 2; y++)
fread(&frame->data[1][y * frame->linesize[1]], 1, frame->width / 2, fp_in);
/*v*/
for (y = 0; y < frame->height / 2; y++)
fread(&frame->data[2][y * frame->linesize[2]], 1, frame->width / 2, fp_in);

frame->pts = i++;

encode(cdc_ctx, frame, pkt, fp_out);
}

/*flush buffer*/
encode(cdc_ctx, NULL, pkt, fp_out);

fclose(fp_out);
fclose(fp_in);
av_frame_free(&frame);
av_packet_free(&pkt);
avcodec_close(cdc_ctx);
avcodec_free_context(&cdc_ctx);
return;
ret7:
fclose(fp_out);
ret6:
fclose(fp_in);
ret5:
av_frame_free(&frame);
ret4:
av_packet_free(&pkt);
ret3:
avcodec_close(cdc_ctx);
ret2:
avcodec_free_context(&cdc_ctx);
ret1:
exit(1);
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
if (argc < 4)
{
fprintf(stderr, "Uage:<input file> <output file> <encoder_name>
");
exit(0);
}

encode_video(argv[1], argv[2], argv[3]);

return 0;
}

注：

1. 查找编码器也可以通过编码器ID使用以下函数查找：
   codec = avcode_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);
2. 在循环读取yuv文件时，不能直接把一帧的y数据全读出来拷贝给AVFrame->data[0]，因为yuv文件中y值一行的大小是分辨率的width，而data[0]中一行是AVFrame->linesize[0]，AVFrame->linesize[0]略大于width，所以只能一行一行读取拷贝，u、v同理
3. avcodec_send_frame()的第二个参数可以传入NULL，代表的是刷新包，表示流的结束
4. flush buffer冲洗缓冲区其实就是在执行一次编码过程，但是avcodec_send_frame()第二个参数传入的是NULL，然后在循环调用avcodec_receive_packet接口时，如果编码器有缓冲AVPacket数据，就会返回它们

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项目主页

Github：https://github.com/newbie-plan/encode_video