C++使用FFmpeg實(shí)現(xiàn)YUV數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)視頻文件
本文中實(shí)現(xiàn)的一個(gè)小功能是把一個(gè)YUV原始視頻數(shù)據(jù)(時(shí)間序列圖像)經(jīng)過(guò)h264編碼為視頻碼流,然后在使用mp4封裝格式封裝。
編碼&封裝的流程圖如下:

使用ffmpeg編碼流程
1、首先使用av_register_all()函數(shù)注冊(cè)所有的編碼器和復(fù)用器(理解為格式封裝器)。該步驟必須放在所有ffmpeg代碼前第一個(gè)執(zhí)行
2、avformat_alloc_output_context2():初始化包含有輸出碼流(AVStream)和解復(fù)用器(AVInputFormat)的AVFormatContext
3、avio_open( )打開(kāi)輸出文件
4、av_new_stream() 創(chuàng)建視頻碼流 該函數(shù)生成一個(gè)空AVstream 該結(jié)構(gòu)存放編碼后的視頻碼流 。視頻碼流被拆分為AVPacket新式保存在AVStream中。
5、設(shè)置編碼器信息,該步驟主要是為AVCodecContext(從AVStream->codec 獲取指針)結(jié)構(gòu)體設(shè)置一些參數(shù),包括codec_id、codec_type、width、height、pix_fmt ..... 根據(jù)編碼器的不同,還要額外設(shè)置一些參數(shù)(如 h264 要設(shè)置qmax、qmin、qcompress參數(shù)才能正常使用h264編碼)
6、查找并打開(kāi)編碼器,根據(jù)前一步設(shè)置的編碼器參數(shù)信息,來(lái)查找初始化一個(gè)編碼其,并將其打開(kāi)。用到函數(shù)為av_fine_encoder()和av_open2()。
7、寫(xiě)頭文件 avformat_write_header()。這一步主要是將封裝格式的信息寫(xiě)入文件頭部位置。
8、編碼幀。用到的函數(shù) avcodec_encode_video2() 將AVFrame編碼為AVPacket
9、在寫(xiě)入文件之前 還需要做一件事情就是設(shè)置AVPacket一些信息。這些信息關(guān)乎最后封裝格式能否被正確讀取。后面回詳細(xì)講述該部分內(nèi)容
10、編碼幀寫(xiě)入文件 av_write_frame()
11、flush_encoder():輸入的像素?cái)?shù)據(jù)讀取完成后調(diào)用此函數(shù)。用于輸出編碼器中剩余的AVPacket。
12、av_write_trailer():寫(xiě)文件尾(對(duì)于某些沒(méi)有文件頭的封裝格式,不需要此函數(shù)。比如說(shuō)MPEG2TS)。
源碼
#include <stdio.h>
#include "pch.h"
#include <iostream>
extern "C" {
#include "libavcodec/avcodec.h"
#include "libavformat/avformat.h"
#include "libavcodec/avcodec.h"
#include "libswscale/swscale.h"
#include <libavformat/avformat.h>
};
using namespace std;
int flush_encoder(AVFormatContext *fmt_ctx, unsigned int stream_index);
int YUV2H264()
{
AVFormatContext *pFormatCtx = nullptr;
AVOutputFormat *fmt = nullptr;
AVStream *video_st = nullptr;
AVCodecContext *pCodecCtx = nullptr;
AVCodec *pCodec = nullptr;
uint8_t *picture_buf = nullptr;
AVFrame *picture = nullptr;
int size;
//打開(kāi)視頻文件
FILE *in_file = fopen("111.yuv", "rb");
if (!in_file) {
cout << "can not open file!" << endl;
return -1;
}
//352x288
int in_w = 352, in_h = 288;
int framenum = 50;
const char* out_file = "111.H264";
//[1] --注冊(cè)所有ffmpeg組件
avcodec_register_all();
av_register_all();
//[2] --初始化AVFormatContext結(jié)構(gòu)體,根據(jù)文件名獲取到合適的封裝格式
avformat_alloc_output_context2(&pFormatCtx, NULL, NULL, out_file);
fmt = pFormatCtx->oformat;
//[3] --打開(kāi)文件
if (avio_open(&pFormatCtx->pb, out_file, AVIO_FLAG_READ_WRITE)) {
cout << "output file open fail!";
return -1;
}
//[3]
//[4] --初始化視頻碼流
video_st = avformat_new_stream(pFormatCtx, 0);
if (video_st == NULL)
{
printf("failed allocating output stram\n");
return -1;
}
video_st->time_base.num = 1;
video_st->time_base.den = 25;
//[4]
//[5] --編碼器Context設(shè)置參數(shù)
pCodecCtx = video_st->codec;
pCodecCtx->codec_id = fmt->video_codec;
pCodecCtx->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
pCodecCtx->pix_fmt = AV_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 = 12;
if (pCodecCtx->codec_id == AV_CODEC_ID_H264)
{
pCodecCtx->qmin = 10;
pCodecCtx->qmax = 51;
pCodecCtx->qcompress = 0.6;
}
if (pCodecCtx->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO)
pCodecCtx->max_b_frames = 2;
if (pCodecCtx->codec_id == AV_CODEC_ID_MPEG1VIDEO)
pCodecCtx->mb_decision = 2;
//[5]
//[6] --尋找編碼器并打開(kāi)編碼器
pCodec = avcodec_find_encoder(pCodecCtx->codec_id);
if (!pCodec)
{
cout << "no right encoder!" << endl;
return -1;
}
if (avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec, NULL) < 0)
{
cout << "open encoder fail!" << endl;
return -1;
}
//[6]
//輸出格式信息
av_dump_format(pFormatCtx, 0, out_file, 1);
//初始化幀
picture = av_frame_alloc();
picture->width = pCodecCtx->width;
picture->height = pCodecCtx->height;
picture->format = pCodecCtx->pix_fmt;
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);
//[7] --寫(xiě)頭文件
avformat_write_header(pFormatCtx, NULL);
//[7]
AVPacket pkt; //創(chuàng)建已編碼幀
int y_size = pCodecCtx->width*pCodecCtx->height;
av_new_packet(&pkt, size * 3);
//[8] --循環(huán)編碼每一幀
for (int i = 0; i < framenum; i++)
{
//讀入YUV
if (fread(picture_buf, 1, y_size * 3 / 2, in_file) < 0)
{
cout << "read file fail!" << endl;
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
//AVFrame PTS
picture->pts = i;
int got_picture = 0;
//編碼
int ret = avcodec_encode_video2(pCodecCtx, &pkt, picture, &got_picture);
if (ret < 0)
{
cout << "encoder fail!" << endl;
return -1;
}
if (got_picture == 1)
{
cout << "encoder success!" << endl;
// parpare packet for muxing
pkt.stream_index = video_st->index;
av_packet_rescale_ts(&pkt, pCodecCtx->time_base, video_st->time_base);
pkt.pos = -1;
ret = av_interleaved_write_frame(pFormatCtx, &pkt);
av_free_packet(&pkt);
}
}
//[8]
//[9] --Flush encoder
int ret = flush_encoder(pFormatCtx, 0);
if (ret < 0)
{
cout << "flushing encoder failed!" << endl;
goto end;
}
//[9]
//[10] --寫(xiě)文件尾
av_write_trailer(pFormatCtx);
//[10]
end:
//釋放內(nèi)存
if (video_st)
{
avcodec_close(video_st->codec);
av_free(picture);
av_free(picture_buf);
}
if (pFormatCtx)
{
avio_close(pFormatCtx->pb);
avformat_free_context(pFormatCtx);
}
fclose(in_file);
return 0;
}
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 & AV_CODEC_CAP_DELAY))
return 0;
while (1) {
printf("Flushing stream #%u encoder\n", stream_index);
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;
}
cout << "success encoder 1 frame" << endl;
// parpare packet for muxing
enc_pkt.stream_index = stream_index;
av_packet_rescale_ts(&enc_pkt,
fmt_ctx->streams[stream_index]->codec->time_base,
fmt_ctx->streams[stream_index]->time_base);
ret = av_interleaved_write_frame(fmt_ctx, &enc_pkt);
if (ret < 0)
break;
}
return ret;
}
int H2642MP4() {
AVOutputFormat *ofmt = NULL;
//Input AVFormatContext and Output AVFormatContext
AVFormatContext *ifmt_ctx_v = NULL, *ifmt_ctx_a = NULL, *ofmt_ctx = NULL;
AVPacket pkt;
int ret, i;
int videoindex_v = 0, videoindex_out = 0;
int frame_index = 0;
int64_t cur_pts_v = 0, cur_pts_a = 0;
const char *in_filename_v = "111.H264";
const char *out_filename = "222.mp4";//Output file URL
av_register_all();
//Input
if ((ret = avformat_open_input(&ifmt_ctx_v, in_filename_v, 0, 0)) < 0) {
printf("Could not open input file.");
goto end;
}
if ((ret = avformat_find_stream_info(ifmt_ctx_v, 0)) < 0) {
printf("Failed to retrieve input stream information");
goto end;
}
printf("===========Input Information==========\n");
av_dump_format(ifmt_ctx_v, 0, in_filename_v, 0);
//av_dump_format(ifmt_ctx_a, 0, in_filename_a, 0);
printf("======================================\n");
//Output
avformat_alloc_output_context2(&ofmt_ctx, NULL, NULL, out_filename);
if (!ofmt_ctx) {
printf("Could not create output context\n");
ret = AVERROR_UNKNOWN;
goto end;
}
ofmt = ofmt_ctx->oformat;
printf("ifmt_ctx_v->nb_streams=%d\n", ifmt_ctx_v->nb_streams);
for (i = 0; i < ifmt_ctx_v->nb_streams; i++) {
//Create output AVStream according to input AVStream
//if(ifmt_ctx_v->streams[i]->codec->codec_type==AVMEDIA_TYPE_VIDEO)
{
AVStream *in_stream = ifmt_ctx_v->streams[i];
AVStream *out_stream = avformat_new_stream(ofmt_ctx, in_stream->codec->codec);
videoindex_v = i;
if (!out_stream) {
printf("Failed allocating output stream\n");
ret = AVERROR_UNKNOWN;
goto end;
}
videoindex_out = out_stream->index;
//Copy the settings of AVCodecContext
if (avcodec_copy_context(out_stream->codec, in_stream->codec) < 0) {
printf("Failed to copy context from input to output stream codec context\n");
goto end;
}
out_stream->codec->codec_tag = 0;
if (ofmt_ctx->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
out_stream->codec->flags |= AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
//break;
}
}
printf("==========Output Information==========\n");
av_dump_format(ofmt_ctx, 0, out_filename, 1);
printf("======================================\n");
//Open output file
if (!(ofmt->flags & AVFMT_NOFILE)) {
if (avio_open(&ofmt_ctx->pb, out_filename, AVIO_FLAG_WRITE) < 0) {
printf("Could not open output file '%s'", out_filename);
goto end;
}
}
//Write file header
if (avformat_write_header(ofmt_ctx, NULL) < 0) {
printf("Error occurred when opening output file\n");
goto end;
}
while (1) {
AVFormatContext *ifmt_ctx;
int stream_index = 0;
AVStream *in_stream, *out_stream;
//Get an AVPacket
//if(av_compare_ts(cur_pts_v,ifmt_ctx_v->streams[videoindex_v]->time_base,cur_pts_a,ifmt_ctx_a->streams[audioindex_a]->time_base) <= 0)
{
ifmt_ctx = ifmt_ctx_v;
stream_index = videoindex_out;
if (av_read_frame(ifmt_ctx, &pkt) >= 0) {
do {
in_stream = ifmt_ctx->streams[pkt.stream_index];
out_stream = ofmt_ctx->streams[stream_index];
printf("stream_index==%d,pkt.stream_index==%d,videoindex_v=%d\n", stream_index, pkt.stream_index, videoindex_v);
if (pkt.stream_index == videoindex_v) {
//FIX:No PTS (Example: Raw H.264)
//Simple Write PTS
if (pkt.pts == AV_NOPTS_VALUE) {
printf("frame_index==%d\n", frame_index);
//Write PTS
AVRational time_base1 = in_stream->time_base;
//Duration between 2 frames (us)
int64_t calc_duration = (double)AV_TIME_BASE / av_q2d(in_stream->r_frame_rate);
//Parameters
pkt.pts = (double)(frame_index*calc_duration) / (double)(av_q2d(time_base1)*AV_TIME_BASE);
pkt.dts = pkt.pts;
pkt.duration = (double)calc_duration / (double)(av_q2d(time_base1)*AV_TIME_BASE);
frame_index++;
}
cur_pts_v = pkt.pts;
break;
}
} while (av_read_frame(ifmt_ctx, &pkt) >= 0);
}
else {
break;
}
}
//Convert PTS/DTS
pkt.pts = av_rescale_q_rnd(pkt.pts, in_stream->time_base, out_stream->time_base, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_PASS_MINMAX));
pkt.dts = av_rescale_q_rnd(pkt.dts, in_stream->time_base, out_stream->time_base, (AVRounding)(AV_ROUND_NEAR_INF | AV_ROUND_PASS_MINMAX));
pkt.duration = av_rescale_q(pkt.duration, in_stream->time_base, out_stream->time_base);
pkt.pos = -1;
pkt.stream_index = stream_index;
printf("Write 1 Packet. size:%5d\tpts:%lld\n", pkt.size, pkt.pts);
//Write
if (av_interleaved_write_frame(ofmt_ctx, &pkt) < 0) {
printf("Error muxing packet\n");
break;
}
av_free_packet(&pkt);
}
//Write file trailer
av_write_trailer(ofmt_ctx);
end:
avformat_close_input(&ifmt_ctx_v);
//avformat_close_input(&ifmt_ctx_a);
/* close output */
if (ofmt_ctx && !(ofmt->flags & AVFMT_NOFILE))
avio_close(ofmt_ctx->pb);
avformat_free_context(ofmt_ctx);
if (ret < 0 && ret != AVERROR_EOF) {
printf("Error occurred.\n");
return -1;
}
return 0;
}
int main(int argc, char *argv[]) {
// 先將YUV文件轉(zhuǎn)換為H264文件
YUV2H264();
// 在將H264轉(zhuǎn)封裝為MP4
H2642MP4();
}總結(jié)其流程,其實(shí)就是一個(gè)編碼+轉(zhuǎn)封裝的流程。
補(bǔ)充
音視頻轉(zhuǎn)碼與轉(zhuǎn)封裝的區(qū)別:
音視頻轉(zhuǎn)碼和轉(zhuǎn)封裝的不同之處在于音視頻轉(zhuǎn)碼會(huì)占用大量的計(jì)算資源,而轉(zhuǎn)封裝主要是將音頻數(shù)據(jù)或者視頻數(shù)據(jù)取出,然后封裝成另外一種封裝格式。
轉(zhuǎn)封裝主要占用的IO資源,而轉(zhuǎn)碼主要是占用CPU資源,同時(shí)轉(zhuǎn)碼也會(huì)使用更多的內(nèi)存資源。
到此這篇關(guān)于C++使用FFmpeg實(shí)現(xiàn)YUV數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)視頻文件的文章就介紹到這了,更多相關(guān)FFmpeg YUV轉(zhuǎn)視頻內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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