最简单的基于 FFmpeg 的视频编码器（YUV 编码为 H.264）-编程知识

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（YUV 编码为 H.264）
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最简单的基于 FFmpeg 的视频编码器（YUV 编码为 H.264）

参考雷霄骅博士的文章，链接：最简单的基于FFMPEG的视频编码器（YUV编码为H.264）

正文

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。

下面附一张使用 FFmpeg 编码视频的流程图。使用该流程，不仅可以编码 H.264 的视频，而且可以编码 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。

在这里插入图片描述

简单介绍一下流程中各个函数的意义：

av_register_all()：注册 FFmpeg 所有编解码器。
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，不需要此函数。比如说 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成后调用此函数。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，不需要此函数。比如说 MPEG2TS）。

源代码：

// Simplest FFmpeg Video Encoder H.264.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//#include "stdafx.h"#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>// 解决报错：fopen() 函数不安全
#pragma warning(disable:4996)// 解决报错：无法解析的外部符号 __imp__fprintf，该符号在函数 _ShowError 中被引用
#pragma comment(lib, "legacy_stdio_definitions.lib")
extern "C"
{// 解决报错：无法解析的外部符号 __imp____iob_func，该符号在函数 _ShowError 中被引用FILE __iob_func[3] = { *stdin, *stdout, *stderr };
}#define __STDC_CONSTANT_MACROS#ifdef _WIN32
// Windows
extern "C"
{
#include "libavutil/opt.h"
#include "libavcodec/avcodec.h"
#include "libavformat/avformat.h"
};
#else
// Linux...
#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif
#include <libavutil/opt.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#ifdef __cplusplus
};
#endif
#endifint 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){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("Flush Encoder: Succeed to encode 1 frame!\tsize:%5d.\n", enc_pkt.size);// mux encoded frameret = av_write_frame(fmt_ctx, &enc_pkt);if (ret < 0){break;}}return ret;
}int main(int argc, char* argv[])
{AVFormatContext* pFormatCtx;AVOutputFormat* fmt;AVStream* video_stream;AVCodecContext* pCodecCtx;AVCodec* pCodec;AVPacket pkt;uint8_t* picture_buf;AVFrame* pFrame;int ret;int picture_size = 0;int y_size = 0;int framecnt = 0;// Input raw YUV data FILE *fp_in = fopen("ds_480x272.yuv", "rb");// FILE *in_file = fopen("src01_480x272.yuv", "rb");const int in_width = 480, in_height = 272; // Input data's width and heightint framenum = 100; // Frames to encode // Output Filepath const char* out_file = "ds.h264";// const char* out_file = "src01.h264";              // const char* out_file = "src01.ts";// const char* out_file = "src01.hevc";av_register_all();// Method1// pFormatCtx = avformat_alloc_context();// fmt = av_guess_format(NULL, out_file, NULL); // Guess Format// pFormatCtx->oformat = fmt;// Method 2avformat_alloc_output_context2(&pFormatCtx, NULL, NULL, out_file);fmt = pFormatCtx->oformat;//Open output URLret = avio_open(&pFormatCtx->pb, out_file, AVIO_FLAG_READ_WRITE);if (ret < 0){printf("Can't open output file.\n");return -1;}video_stream = avformat_new_stream(pFormatCtx, 0);// video_st->time_base.num = 1; // video_st->time_base.den = 25;  if (video_stream == NULL){printf("Can't create video stream.\n");return -1;}// Param that must setpCodecCtx = video_stream->codec;// pCodecCtx->codec_id = AV_CODEC_ID_HEVC;pCodecCtx->codec_id = fmt->video_codec;pCodecCtx->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;pCodecCtx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;pCodecCtx->width = in_width;pCodecCtx->height = in_height;pCodecCtx->bit_rate = 400000;pCodecCtx->gop_size = 250;pCodecCtx->time_base.num = 1;pCodecCtx->time_base.den = 25;// H.264// pCodecCtx->me_range = 16;// pCodecCtx->max_qdiff = 4;// pCodecCtx->qcompress = 0.6;pCodecCtx->qmin = 10;pCodecCtx->qmax = 51;// Optional ParampCodecCtx->max_b_frames = 3;// Set OptionAVDictionary *param = 0;// H.264if (pCodecCtx->codec_id == AV_CODEC_ID_H264){av_dict_set(&param, "preset", "slow", 0);av_dict_set(&param, "tune", "zerolatency", 0);// av_dict_set(&param, "profile", "main", 0);}// H.265if (pCodecCtx->codec_id == AV_CODEC_ID_H265){av_dict_set(&param, "preset", "ultrafast", 0);av_dict_set(&param, "tune", "zero-latency", 0);}// Show some Informationav_dump_format(pFormatCtx, 0, out_file, 1);pCodec = avcodec_find_encoder(pCodecCtx->codec_id);if (!pCodec){printf("Can't find encoder.\n");return -1;}ret = avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec, &param);if (ret < 0){printf("Failed to open encoder.\n");return -1;}pFrame = av_frame_alloc();picture_size = avpicture_get_size(pCodecCtx->pix_fmt, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);picture_buf = (uint8_t *)av_malloc(picture_size);avpicture_fill((AVPicture *)pFrame, picture_buf, pCodecCtx->pix_fmt, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);// Write File Headeravformat_write_header(pFormatCtx, NULL);av_new_packet(&pkt, picture_size);y_size = pCodecCtx->width * pCodecCtx->height;for (int i = 0; i < framenum; i++){// Read raw YUV dataif (fread(picture_buf, 1, y_size * 3 / 2, fp_in) <= 0){printf("Failed to read raw data.\n");return -1;}else if (feof(fp_in)){break;}pFrame->data[0] = picture_buf; // YpFrame->data[1] = picture_buf + y_size; // U pFrame->data[2] = picture_buf + y_size * 5 / 4; // V// PTS// pFrame->pts = i;pFrame->pts = i*(video_stream->time_base.den) / ((video_stream->time_base.num) * 25);int got_picture = 0;// Encoderet = avcodec_encode_video2(pCodecCtx, &pkt, pFrame, &got_picture);if (ret < 0){printf("Failed to encode! \n");return -1;}if (got_picture == 1){printf("Succeed to encode frame: %5d\tsize:%5d\n", framecnt, pkt.size);framecnt++;pkt.stream_index = video_stream->index;ret = av_write_frame(pFormatCtx, &pkt);av_free_packet(&pkt);}}// Flush Encoderret = flush_encoder(pFormatCtx, 0);if (ret < 0){printf("Flushing encoder failed.\n");return -1;}// Write file trailerav_write_trailer(pFormatCtx);// Cleanif (video_stream){avcodec_close(video_stream->codec);av_free(pFrame);av_free(picture_buf);}avio_close(pFormatCtx->pb);avformat_free_context(pFormatCtx);fclose(fp_in);system("pause");return 0;
}