最简单的视频编码器：基于libx264（编码YUV为H.264）

Posted 2020-09-30 STN_LCD

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最简单的视频编码器系列文章列表：

最简单的视频编码器：编译

 

最简单的视频编码器：基于libx264（编码YUV为H.264）

最简单的视频编码器：基于libx265（编码YUV为H.265）

最简单的视频编码器：libvpx（编码YUV为VP8）

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本文记录一个最简单的基于libx264的H.264视频编码器。此前记录的H.264编码器都是基于FFmpeg调用libx264完成编码的，例如：

 《最简单的基于FFMPEG的视频编码器（YUV编码为H.264）》
相比与上文中的编码器，本文记录的编码器属于“轻量级”的编码器。因为它不再包含FFmpeg的代码，直接调用libx264完成编码。因此项目的体积非常小巧。该编码器可以将输入的YUV数据编码为H.264码流文件。

 

流程图

调用libx264进行视频编码的流程图如下所示。

流程图中主要的函数如下所示。
x264_param_default()：设置参数集结构体x264_param_t的缺省值。
x264_picture_alloc()：为图像结构体x264_picture_t分配内存。
x264_encoder_open()：打开编码器。
x264_encoder_encode()：编码一帧图像。
x264_encoder_close()：关闭编码器。
x264_picture_clean()：释放x264_picture_alloc()申请的资源。
 
存储数据的结构体如下所示。
x264_picture_t：存储压缩编码前的像素数据。
x264_nal_t：存储压缩编码后的码流数据。

 
此外流程图中还包括一个“flush_encoder”模块，该模块使用的函数和编码模块是一样的。唯一的不同在于不再输入视频像素数据。它的作用在于输出编码器中剩余的码流数据。
 

源代码

[cpp] view plain copy

 

1. /** 
2.  * 最简单的基于X264的视频编码器 
3.  * Simplest X264 Encoder 
4.  * 
5.  * 雷霄骅 Lei Xiaohua 
6.  * [email protected] 
7.  * 中国传媒大学/数字电视技术 
8.  * Communication University of China / Digital TV Technology 
9.  * http://blog.csdn.net/leixiaohua1020 
10.  * 
11.  * 本程序可以YUV格式的像素数据编码为H.264码流，是最简单的 
12.  * 基于libx264的视频编码器 
13.  * 
14.  * This software encode YUV data to H.264 bitstream. 
15.  * It‘s the simplest encoder example based on libx264. 
16.  */  
17. #include <stdio.h>  
18. #include <stdlib.h>  
19.    
20. #include "stdint.h"  
21.    
22. #if defined ( __cplusplus)  
23. extern "C"  
24. {  
25. #include "x264.h"  
26. };  
27. #else  
28. #include "x264.h"  
29. #endif  
30.    
31.    
32. int main(int argc, char** argv)  
33. {  
34.    
35.          int ret;  
36.          int y_size;  
37.          int i,j;  
38.    
39.          //FILE* fp_src  = fopen("../cuc_ieschool_640x360_yuv444p.yuv", "rb");  
40.          FILE* fp_src  = fopen("../cuc_ieschool_640x360_yuv420p.yuv", "rb");  
41.    
42.          FILE* fp_dst = fopen("cuc_ieschool.h264", "wb");  
43.           
44.          //Encode 50 frame  
45.          //if set 0, encode all frame  
46.          int frame_num=50;  
47.          int csp=X264_CSP_I420;  
48.          int width=640,height=360;  
49.    
50.          int iNal   = 0;  
51.          x264_nal_t* pNals = NULL;  
52.          x264_t* pHandle   = NULL;  
53.          x264_picture_t* pPic_in = (x264_picture_t*)malloc(sizeof(x264_picture_t));  
54.          x264_picture_t* pPic_out = (x264_picture_t*)malloc(sizeof(x264_picture_t));  
55.          x264_param_t* pParam = (x264_param_t*)malloc(sizeof(x264_param_t));  
56.           
57.          //Check  
58.          if(fp_src==NULL||fp_dst==NULL){  
59.                    printf("Error open files.\n");  
60.                    return -1;  
61.          }  
62.    
63.          x264_param_default(pParam);  
64.          pParam->i_width   = width;  
65.          pParam->i_height  = height;  
66.          /* 
67.          //Param 
68.          pParam->i_log_level  = X264_LOG_DEBUG; 
69.          pParam->i_threads  = X264_SYNC_LOOKAHEAD_AUTO; 
70.          pParam->i_frame_total = 0; 
71.          pParam->i_keyint_max = 10; 
72.          pParam->i_bframe  = 5; 
73.          pParam->b_open_gop  = 0; 
74.          pParam->i_bframe_pyramid = 0; 
75.          pParam->rc.i_qp_constant=0; 
76.          pParam->rc.i_qp_max=0; 
77.          pParam->rc.i_qp_min=0; 
78.          pParam->i_bframe_adaptive = X264_B_ADAPT_TRELLIS; 
79.          pParam->i_fps_den  = 1; 
80.          pParam->i_fps_num  = 25; 
81.          pParam->i_timebase_den = pParam->i_fps_num; 
82.          pParam->i_timebase_num = pParam->i_fps_den; 
83.          */  
84.          pParam->i_csp=csp;  
85.          x264_param_apply_profile(pParam, x264_profile_names[5]);  
86.           
87.          pHandle = x264_encoder_open(pParam);  
88.      
89.          x264_picture_init(pPic_out);  
90.          x264_picture_alloc(pPic_in, csp, pParam->i_width, pParam->i_height);  
91.    
92.          //ret = x264_encoder_headers(pHandle, &pNals, &iNal);  
93.    
94.          y_size = pParam->i_width * pParam->i_height;  
95.          //detect frame number  
96.          if(frame_num==0){  
97.                    fseek(fp_src,0,SEEK_END);  
98.                    switch(csp){  
99.                    case X264_CSP_I444:frame_num=ftell(fp_src)/(y_size*3);break;  
100.                    case X264_CSP_I420:frame_num=ftell(fp_src)/(y_size*3/2);break;  
101.                    default:printf("Colorspace Not Support.\n");return -1;  
102.                    }  
103.                    fseek(fp_src,0,SEEK_SET);  
104.          }  
105.           
106.          //Loop to Encode  
107.          for( i=0;i<frame_num;i++){  
108.                    switch(csp){  
109.                    case X264_CSP_I444:{  
110.                             fread(pPic_in->img.plane[0],y_size,1,fp_src);         //Y  
111.                             fread(pPic_in->img.plane[1],y_size,1,fp_src);         //U  
112.                             fread(pPic_in->img.plane[2],y_size,1,fp_src);         //V  
113.                             break;}  
114.                    case X264_CSP_I420:{  
115.                             fread(pPic_in->img.plane[0],y_size,1,fp_src);         //Y  
116.                             fread(pPic_in->img.plane[1],y_size/4,1,fp_src);     //U  
117.                             fread(pPic_in->img.plane[2],y_size/4,1,fp_src);     //V  
118.                             break;}  
119.                    default:{  
120.                             printf("Colorspace Not Support.\n");  
121.                             return -1;}  
122.                    }  
123.                    pPic_in->i_pts = i;  
124.    
125.                    ret = x264_encoder_encode(pHandle, &pNals, &iNal, pPic_in, pPic_out);  
126.                    if (ret< 0){  
127.                             printf("Error.\n");  
128.                             return -1;  
129.                    }  
130.    
131.                    printf("Succeed encode frame: %5d\n",i);  
132.    
133.                    for ( j = 0; j < iNal; ++j){  
134.                              fwrite(pNals[j].p_payload, 1, pNals[j].i_payload, fp_dst);  
135.                    }  
136.          }  
137.          i=0;  
138.          //flush encoder  
139.          while(1){  
140.                    ret = x264_encoder_encode(pHandle, &pNals, &iNal, NULL, pPic_out);  
141.                    if(ret==0){  
142.                             break;  
143.                    }  
144.                    printf("Flush 1 frame.\n");  
145.                    for (j = 0; j < iNal; ++j){  
146.                             fwrite(pNals[j].p_payload, 1, pNals[j].i_payload, fp_dst);  
147.                    }  
148.                    i++;  
149.          }  
150.          x264_picture_clean(pPic_in);  
151.          x264_encoder_close(pHandle);  
152.          pHandle = NULL;  
153.    
154.          free(pPic_in);  
155.          free(pPic_out);  
156.          free(pParam);  
157.    
158.          fclose(fp_src);  
159.          fclose(fp_dst);  
160.    
161.          return 0;  
162. }  

运行结果

程序的输入为一个YUV文件（已经测试过YUV444P和YUV420P两种格式）。

输出为H.264码流文件。

H.264码流文件的信息如下所示。

下载

 

Simplest Encoder

 

项目主页

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

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

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

 

CDSN下载地址：http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8284105

 
该解决方案包含了几个常见的编码器的使用示例：
simplest_vpx_encoder：最简单的基于libvpx的视频编码器
simplest_x264_encoder：最简单的基于libx264的视频编码器
simplest_x265_encoder：最简单的基于libx265的视频编码器