FFmpeg视频编码 YUV420P编码H264

Posted 2021-02-27 yanwei-wang

//第一步：注册组件->编码器、解码器等等…

    av_register_all();

    //第二步：初始化封装格式上下文->视频编码->处理为视频压缩数据格式

    AVFormatContext *avformat_context = avformat_alloc_context();

    //注意事项：FFmepg程序推测输出文件类型->视频压缩数据格式类型

    const char *coutFilePath = [outFilePath UTF8String];

    //得到视频压缩数据格式类型(h264、h265、mpeg2等等...)

    AVOutputFormat *avoutput_format = av_guess_format(NULL, coutFilePath, NULL);

    //指定类型

    avformat_context->oformat = avoutput_format;

 

    //第三步：打开输出文件

    //参数一：输出流

    //参数二：输出文件

    //参数三：权限->输出到文件中

    if (avio_open(&avformat_context->pb, coutFilePath, AVIO_FLAG_WRITE) < 0) {

        NSLog(@"打开输出文件失败");

        return;

    }

 

    //第四步：创建输出码流->创建了一块内存空间->并不知道他是什么类型流->希望他是视频流

    AVStream *av_video_stream = avformat_new_stream(avformat_context, NULL);

 

    //第五步：查找视频编码器

    //1、获取编码器上下文

    AVCodecContext *avcodec_context = av_video_stream->codec;

 

    //2、设置编解码器上下文参数->必需设置->不可少

    //目标：设置为是一个视频编码器上下文->指定的是视频编码器

    //上下文种类：视频解码器、视频编码器、音频解码器、音频编码器

    //2.1 设置视频编码器ID

    avcodec_context->codec_id = avoutput_format->video_codec;

    //2.2 设置编码器类型->视频编码器

    //视频编码器->AVMEDIA_TYPE_VIDEO

    //音频编码器->AVMEDIA_TYPE_AUDIO

    avcodec_context->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;

    //2.3 设置读取像素数据格式->编码的是像素数据格式->视频像素数据格式->YUV420P(YUV422P、YUV444P等等...)

    //注意：这个类型是根据你解码的时候指定的解码的视频像素数据格式类型

    avcodec_context->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;

    //2.4 设置视频宽高->视频尺寸

    avcodec_context->width = 640;

    avcodec_context->height = 352;

    //2.5 设置帧率->表示每秒25帧

    //视频信息->帧率 : 25.000 fps

    //f表示：帧数

    //ps表示：时间(单位：每秒)

    avcodec_context->time_base.num = 1;

    avcodec_context->time_base.den = 25;

    //2.6 设置码率

    //2.6.1 什么是码率？

    //含义：每秒传送的比特(bit)数单位为 bps(Bit Per Second)，比特率越高，传送数据速度越快。

    //单位：bps，"b"表示数据量，"ps"表示每秒

    //目的：视频处理->视频码率

    //2.6.2 什么是视频码率?

    //含义：视频码率就是数据传输时单位时间传送的数据位数，一般我们用的单位是kbps即千位每秒

    //视频码率计算如下？

    //基本的算法是：【码率】(kbps)=【视频大小 - 音频大小】(bit位) /【时间】(秒)

    //例如：Test.mov时间 = 24，文件大小(视频+音频) = 1.73MB

    //视频大小 = 1.34MB（文件占比：77%） = 1.34MB * 1024 * 1024 * 8 = 字节大小 = 468365字节 = 468Kbps

    //音频大小 = 376KB（文件占比：21%）

    //计算出来值->码率 : 468Kbps->表示1000，b表示位(bit->位)

    //总结：码率越大，视频越大

    avcodec_context->bit_rate = 468000;

 

    //2.7 设置GOP->影响到视频质量问题->画面组->一组连续画面

    //MPEG格式画面类型：3种类型->分为->I帧、P帧、B帧

    //I帧->内部编码帧->原始帧(原始视频数据)

    //    完整画面->关键帧(必需的有，如果没有I，那么你无法进行编码，解码)

    //    视频第1帧->视频序列中的第一个帧始终都是I帧，因为它是关键帧

    //P帧->向前预测帧->预测前面的一帧类型，处理数据(前面->I帧、B帧)

    //    P帧数据->根据前面的一帧数据->进行处理->得到了P帧

    //B帧->前后预测帧(双向预测帧)->前面一帧和后面一帧

    //    B帧压缩率高，但是对解码性能要求较高。

    //总结：I只需要考虑自己 = 1帧，P帧考虑自己+前面一帧 = 2帧，B帧考虑自己+前后帧 = 3帧

    //    说白了->P帧和B帧是对I帧压缩

    //每250帧，插入1个I帧，I帧越少，视频越小->默认值->视频不一样

    avcodec_context->gop_size = 250;

 

    //2.8 设置量化参数->数学算法(高级算法)->不讲解了

    //总结：量化系数越小，视频越是清晰

    //一般情况下都是默认值，最小量化系数默认值是10，最大量化系数默认值是51

    avcodec_context->qmin = 10;

    avcodec_context->qmax = 51;

    //2.9 设置b帧最大值->设置不需要B帧

    avcodec_context->max_b_frames = 0;

    //第二点：查找编码器->h264

    //找不到编码器->h264

    //重要原因是因为：编译库没有依赖x264库（默认情况下FFmpeg没有编译进行h264库）

    //第一步：编译h264库

    AVCodec *avcodec = avcodec_find_encoder(avcodec_context->codec_id);

    if (avcodec == NULL) {

        NSLog(@"找不到编码器");

        return;

    }

    NSLog(@"编码器名称为：%s", avcodec->name);

    //第六步：打开h264编码器

    //缺少优化步骤？

    //编码延时问题

    //编码选项->编码设置

    AVDictionary *param = 0;

    if (avcodec_context->codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {

        //需要查看x264源码->x264.c文件

        //第一个值：预备参数

        //key: preset

        //value: slow->慢

        //value: superfast->超快

        av_dict_set(¶m, "preset", "slow", 0);

        //第二个值：调优

        //key: tune->调优

        //value: zerolatency->零延迟

        av_dict_set(¶m, "tune", "zerolatency", 0);

    }

    if (avcodec_open2(avcodec_context, avcodec, ¶m) < 0) {

        NSLog(@"打开编码器失败");

        return;

    }

 

    //第七步：写入文件头信息

    avformat_write_header(avformat_context, NULL);

 

    //第8步：循环编码yuv文件->视频像素数据(yuv格式)->编码->视频压缩数据(h264格式)

    //8.1 定义一个缓冲区

    //作用：缓存一帧视频像素数据

    //8.1.1 获取缓冲区大小

    int buffer_size = av_image_get_buffer_size(avcodec_context->pix_fmt,

                                               avcodec_context->width,

                                               avcodec_context->height,

                                               1);

 

    //8.1.2 创建一个缓冲区

    int y_size = avcodec_context->width * avcodec_context->height;

    uint8_t *out_buffer = (uint8_t *) av_malloc(buffer_size);

 

    //8.1.3 打开输入文件

    const char *cinFilePath = [inFilePath UTF8String];

    FILE *in_file = fopen(cinFilePath, "rb");

    if (in_file == NULL) {

        NSLog(@"文件不存在");

        return;

    }

 

    //8.2.1 开辟一块内存空间->av_frame_alloc

    //开辟了一块内存空间

    AVFrame *av_frame = av_frame_alloc();

    //8.2.2 设置缓冲区和AVFrame类型保持一直->填充数据

    av_image_fill_arrays(av_frame->data,

                         av_frame->linesize,

                         out_buffer,

                         avcodec_context->pix_fmt,

                         avcodec_context->width,

                         avcodec_context->height,

                         1);

 

    int i = 0;

 

    //9.2 接收一帧视频像素数据->编码为->视频压缩数据格式

    AVPacket *av_packet = (AVPacket *) av_malloc(buffer_size);

    int result = 0;

    int current_frame_index = 1;

    while (true) {

        //8.1 从yuv文件里面读取缓冲区

        //读取大小：y_size * 3 / 2

        if (fread(out_buffer, 1, y_size * 3 / 2, in_file) <= 0) {

            NSLog(@"读取完毕...");

            break;

        }else if (feof(in_file)) {

            break;

        }

 

        //8.2 将缓冲区数据->转成AVFrame类型

        //给AVFrame填充数据

        //8.2.3 void * restrict->->转成->AVFrame->ffmpeg数据类型

        //Y值

        av_frame->data[0] = out_buffer;

        //U值

        av_frame->data[1] = out_buffer + y_size;

        //V值

        av_frame->data[2] = out_buffer + y_size * 5 / 4;

        av_frame->pts = i;

        //注意时间戳

        i++;

        //总结：这样一来我们的AVFrame就有数据了

 

        //第9步：视频编码处理

        //9.1 发送一帧视频像素数据

        avcodec_send_frame(avcodec_context, av_frame);

        //9.2 接收一帧视频像素数据->编码为->视频压缩数据格式

        result =avcodec_receive_packet(avcodec_context, av_packet);

        //9.3 判定是否编码成功

        if (result == 0) {

            //编码成功

            //第10步：将视频压缩数据->写入到输出文件中->outFilePath

            av_packet->stream_index = av_video_stream->index;

            result =av_write_frame(avformat_context, av_packet);

            NSLog(@"当前是第%d帧", current_frame_index);

            current_frame_index++;

            //是否输出成功

            if (result < 0) {

                NSLog(@"输出一帧数据失败");

                return;

            }

        }

    }

 

    //第11步：写入剩余帧数据->可能没有

    flush_encoder(avformat_context, 0);

 

    //第12步：写入文件尾部信息

    av_write_trailer(avformat_context);

 

    //第13步：释放内存

    avcodec_close(avcodec_context);

    av_free(av_frame);

    av_free(out_buffer);

    av_packet_free(&av_packet);

    avio_close(avformat_context->pb);

    avformat_free_context(avformat_context);

    fclose(in_file);

原文链接：https://www.jianshu.com/p/747001100cc0