最简单的基于FFMPEG的视频编码器（YUV编码为H.264）

2022-02-13 23:32:39

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 "libavcodec\avcodec.h"

#include "libavformat\avformat.h"

#include "libswscale\swscale.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\n", 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！\n");

		/* 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！\n");

		return -1;

	}

	if (avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec,NULL) < 0)

	{

		printf("编码器打开失败！\n");

		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\n");

			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！\n");

			return -1;

		}

		if (got_picture==1)

		{

			printf("编码成功1帧！\n");

			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\n");

		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;

}