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最简单的基于FFmpeg的编码器-纯净版(不包含libavformat)

abcijkxyz
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发布于 2016/08/06 11:58
字数 1819
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最简单的基于FFmpeg的视频编码器文章列表:

最简单的基于FFMPEG的视频编码器(YUV编码为H.264)

最简单的基于FFmpeg的视频编码器-更新版(YUV编码为HEVC(H.265))

最简单的基于FFmpeg的编码器-纯净版(不包含libavformat)

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本文记录一个更加“纯净”的基于FFmpeg的视频编码器。此前记录过一个基于FFmpeg的视频编码器:

 《最简单的基于FFmpeg的视频编码器-更新版(YUV编码为HEVC(H.265))》

这个视频编码器调用了FFmpeg中的libavformat和libavcodec两个库完成了视频编码工作。但是这不是一个“纯净”的编码器。上述两个库中libavformat完成封装格式处理,而libavcodec完成编码工作。一个“纯净”的编码器,理论上说只需要使用libavcodec就足够了,并不需要使用libavformat。本文记录的编码器就是这样的一个“纯净”的编码器,它仅仅通过调用libavcodec将YUV数据编码为H.264/HEVC等格式的压缩视频码流。


流程图

仅使用libavcodec(不使用libavformat)编码视频的流程如下图所示。


流程图中关键函数的作用如下所列:

avcodec_register_all():注册所有的编解码器。
avcodec_find_encoder():查找编码器。
avcodec_alloc_context3():为AVCodecContext分配内存。
avcodec_open2():打开编码器。
avcodec_encode_video2():编码一帧数据。

两个存储数据的结构体如下所列:
AVFrame:存储一帧未编码的像素数据。
AVPacket:存储一帧压缩编码数据。

对比

简单记录一下这个只使用libavcodec的“纯净版”视频编码器和使用libavcodec+libavformat的视频编码器的不同。

PS:使用libavcodec+libavformat的编码器参考文章 《最简单的基于FFmpeg的视频编码器-更新版(YUV编码为HEVC(H.265))》

(1) 下列与libavformat相关的函数在“纯净版”视频编码器中都不存在。
av_register_all():注册所有的编解码器,复用/解复用器等等组件。其中调用了avcodec_register_all()注册所有编解码器相关的组件。
avformat_alloc_context():创建AVFormatContext结构体。
avformat_alloc_output_context2():初始化一个输出流。
avio_open():打开输出文件。
avformat_new_stream():创建AVStream结构体。avformat_new_stream()中会调用avcodec_alloc_context3()创建AVCodecContext结构体。
avformat_write_header():写文件头。
av_write_frame():写编码后的文件帧。
av_write_trailer():写文件尾。
(2) 新增了如下几个函数
avcodec_register_all():只注册编解码器有关的组件。

avcodec_alloc_context3():创建AVCodecContext结构体。

可以看出,相比于“完整”的编码器,这个纯净的编码器函数调用更加简单,功能相对少一些,相对来说更加的“轻量”。


源代码

/**
 * 最简单的基于FFmpeg的视频编码器(纯净版)
 * Simplest FFmpeg Video Encoder Pure
 * 
 * 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)。
 * 它仅仅使用了libavcodec(而没有使用libavformat)。
 * 是最简单的FFmpeg视频编码方面的教程。
 * 通过学习本例子可以了解FFmpeg的编码流程。
 * This software encode YUV420P data to video bitstream
 * (Such as H.264, H.265, VP8, MPEG2 etc).
 * It only uses libavcodec to encode video (without libavformat)
 * It's the simplest video encoding software based on FFmpeg. 
 * Suitable for beginner of FFmpeg 
 */


#include <stdio.h>

#define __STDC_CONSTANT_MACROS

#ifdef _WIN32
//Windows
extern "C"
{
#include "libavutil/opt.h"
#include "libavcodec/avcodec.h"
#include "libavutil/imgutils.h"
};
#else
//Linux...
#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif
#include <libavutil/opt.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavutil/imgutils.h>
#ifdef __cplusplus
};
#endif
#endif

//test different codec
#define TEST_H264  1
#define TEST_HEVC  0


int main(int argc, char* argv[])
{
	AVCodec *pCodec;
    AVCodecContext *pCodecCtx= NULL;
    int i, ret, got_output;
    FILE *fp_in;
	FILE *fp_out;
    AVFrame *pFrame;
    AVPacket pkt;
	int y_size;
	int framecnt=0;

	char filename_in[]="../ds_480x272.yuv";

#if TEST_HEVC
	AVCodecID codec_id=AV_CODEC_ID_HEVC;
	char filename_out[]="ds.hevc";
#else
	AVCodecID codec_id=AV_CODEC_ID_H264;
	char filename_out[]="ds.h264";
#endif


	int in_w=480,in_h=272;	
	int framenum=100;	

	avcodec_register_all();

    pCodec = avcodec_find_encoder(codec_id);
    if (!pCodec) {
        printf("Codec not found\n");
        return -1;
    }
    pCodecCtx = avcodec_alloc_context3(pCodec);
    if (!pCodecCtx) {
        printf("Could not allocate video codec context\n");
        return -1;
    }
    pCodecCtx->bit_rate = 400000;
    pCodecCtx->width = in_w;
    pCodecCtx->height = in_h;
    pCodecCtx->time_base.num=1;
	pCodecCtx->time_base.den=25;
    pCodecCtx->gop_size = 10;
    pCodecCtx->max_b_frames = 1;
    pCodecCtx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;

    if (codec_id == AV_CODEC_ID_H264)
        av_opt_set(pCodecCtx->priv_data, "preset", "slow", 0);
 
    if (avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec, NULL) < 0) {
        printf("Could not open codec\n");
        return -1;
    }
    
    pFrame = av_frame_alloc();
    if (!pFrame) {
        printf("Could not allocate video frame\n");
        return -1;
    }
    pFrame->format = pCodecCtx->pix_fmt;
    pFrame->width  = pCodecCtx->width;
    pFrame->height = pCodecCtx->height;

    ret = av_image_alloc(pFrame->data, pFrame->linesize, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height,
                         pCodecCtx->pix_fmt, 16);
    if (ret < 0) {
        printf("Could not allocate raw picture buffer\n");
        return -1;
    }
	//Input raw data
	fp_in = fopen(filename_in, "rb");
	if (!fp_in) {
		printf("Could not open %s\n", filename_in);
		return -1;
	}
	//Output bitstream
	fp_out = fopen(filename_out, "wb");
	if (!fp_out) {
		printf("Could not open %s\n", filename_out);
		return -1;
	}

	y_size = pCodecCtx->width * pCodecCtx->height;
    //Encode
    for (i = 0; i < framenum; i++) {
        av_init_packet(&pkt);
        pkt.data = NULL;    // packet data will be allocated by the encoder
        pkt.size = 0;
		//Read raw YUV data
		if (fread(pFrame->data[0],1,y_size,fp_in)<= 0||		// Y
			fread(pFrame->data[1],1,y_size/4,fp_in)<= 0||	// U
			fread(pFrame->data[2],1,y_size/4,fp_in)<= 0){	// V
			return -1;
		}else if(feof(fp_in)){
			break;
		}

        pFrame->pts = i;
        /* encode the image */
        ret = avcodec_encode_video2(pCodecCtx, &pkt, pFrame, &got_output);
        if (ret < 0) {
            printf("Error encoding frame\n");
            return -1;
        }
        if (got_output) {
            printf("Succeed to encode frame: %5d\tsize:%5d\n",framecnt,pkt.size);
			framecnt++;
            fwrite(pkt.data, 1, pkt.size, fp_out);
            av_free_packet(&pkt);
        }
    }
    //Flush Encoder
    for (got_output = 1; got_output; i++) {
        ret = avcodec_encode_video2(pCodecCtx, &pkt, NULL, &got_output);
        if (ret < 0) {
            printf("Error encoding frame\n");
            return -1;
        }
        if (got_output) {
            printf("Flush Encoder: Succeed to encode 1 frame!\tsize:%5d\n",pkt.size);
            fwrite(pkt.data, 1, pkt.size, fp_out);
            av_free_packet(&pkt);
        }
    }

    fclose(fp_out);
    avcodec_close(pCodecCtx);
    av_free(pCodecCtx);
    av_freep(&pFrame->data[0]);
    av_frame_free(&pFrame);

	return 0;
}


运行结果

通过设定定义在程序开始的宏,确定需要使用的编码器。

//test different codec
#define TEST_H264  0
#define TEST_HEVC  1

当TEST_H264设置为1的时候,编码H.264文件“ds.h264”。
当TEST_HEVC设置为1的时候,解码HEVC文件“ds.hevc”。
输入文件是“ds_480x272.yuv”。

程序运行的截图如下所示。


输入的YUV文件如下图所示。


输出的HEVC文件如下图所示。



下载

Simplest ffmpeg encoder pure工程被作为子工程添加到了simplest ffmpeg video encoder工程中。新版的simplest ffmpeg video encoder的信息如下。


Simplest ffmpeg video encoder

项目主页

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

Github:https://github.com/leixiaohua1020/simplest_ffmpeg_video_encoder

开源中国:http://git.oschina.net/leixiaohua1020/simplest_ffmpeg_video_encoder



本程序实现了YUV像素数据编码为视频码流(H.265,H264,MPEG2,VP8等等)。

是最简单的FFmpeg视频编码方面的教程。

它包含以下两个子项目:

simplest_ffmpeg_video_encoder:最简单的基于FFmpeg的视频编码器。使用libavcodec和libavformat编码并且封装视频。
simplest_ffmpeg_video_encoder_pure:最简单的基于FFmpeg的视频编码器-纯净版。仅使用libavcodec编码视频,不使用libavformat。

version 1.1

CSDN下载地址:http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8322003


更新-1.2 (2015.2.13)=========================================

这次考虑到了跨平台的要求,调整了源代码。经过这次调整之后,源代码可以在以下平台编译通过:

VC++:打开sln文件即可编译,无需配置。

cl.exe:打开compile_cl.bat即可命令行下使用cl.exe进行编译,注意可能需要按照VC的安装路径调整脚本里面的参数。编译命令如下。

::VS2010 Environment
call "D:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\vcvarsall.bat"
::include
@set INCLUDE=include;%INCLUDE%
::lib
@set LIB=lib;%LIB%
::compile and link
cl simplest_ffmpeg_video_encoder_pure.cpp /link avcodec.lib avutil.lib /OPT:NOREF

MinGW:MinGW命令行下运行compile_mingw.sh即可使用MinGW的g++进行编译。编译命令如下。

g++ simplest_ffmpeg_video_encoder_pure.cpp -g -o simplest_ffmpeg_video_encoder_pure.exe \
-I /usr/local/include -L /usr/local/lib \
-lavcodec -lavutil

GCC:Linux或者MacOS命令行下运行compile_gcc.sh即可使用GCC进行编译。编译命令如下。

gcc simplest_ffmpeg_video_encoder_pure.cpp -g -o simplest_ffmpeg_video_encoder_pure.out \
-I /usr/local/include -L /usr/local/lib -lavcodec -lavutil


PS:相关的编译命令已经保存到了工程文件夹中

CSDN下载地址: http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8444967

SourceForge上已经更新。

本文转载自:http://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/42181271

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