最简单的视频编码器：基于libx265（编码YUV为H.265）

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libx265的H.265(HEVC)视频编码器。此前记录的编码器是通过FFmpeg调用libx265完成编码的，例如：

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

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libx265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.265码流文件。

流程图

调用libx265进行视频编码的流程图如下所示。

 

 

从流程图中可以看出x265的API和x264的API十分相似。它们在用法上只有微小的不同。

流程图中主要的函数如下所示。
x265_param_alloc()：为参数集结构体x265_param分配内存。
x265_param_default()：设置参数集结构体x265_param的缺省值。
x265_picture_alloc()：为图像结构体x265_picture分配内存。
x265_picture_init()：设置图像结构体x265_picture的缺省值。
x265_encoder_open()：打开编码器。
x265_encoder_encode()：编码一帧图像。
x265_encoder_close()：关闭编码器。
x265_picture_free()：释放x265_picture_alloc()申请的资源。
x265_param_free()：释放x265_param_alloc()申请的资源。

存储数据的结构体如下所示。
x265_picture：存储压缩编码前的像素数据。
x265_nal：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。它的作用是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X265的视频编码器 
3.  * Simplest X265 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.265码流，是最简单的 
12.  * 基于libx265的视频编码器 
13.  * 
14.  * This software encode YUV data to H.265 bitstream. 
15.  * It‘s the simplest encoder example based on libx265. 
16.  */  
17. #include <stdio.h>  
18. #include <stdlib.h>  
19.   
20. #if defined ( __cplusplus)  
21. extern "C"  
22. {  
23. #include "x265.h"  
24. };  
25. #else  
26. #include "x265.h"  
27. #endif  
28.   
29. int main(int argc, char** argv){  
30.     int i,j;  
31.     FILE *fp_src=NULL;  
32.     FILE *fp_dst=NULL;  
33.     int y_size;  
34.     int buff_size;  
35.     char *buff=NULL;  
36.     int ret;  
37.     x265_nal *pNals=NULL;  
38.     uint32_t iNal=0;  
39.   
40.     x265_param* pParam=NULL;  
41.     x265_encoder* pHandle=NULL;  
42.     x265_picture *pPic_in=NULL;  
43.   
44.     //Encode 50 frame  
45.     //if set 0, encode all frame  
46.     int frame_num=50;  
47.     int csp=X265_CSP_I420;  
48.     int width=640,height=360;  
49.   
50.     fp_src=fopen("../cuc_ieschool_640x360_yuv420p.yuv","rb");  
51.     //fp_src=fopen("../cuc_ieschool_640x360_yuv444p.yuv","rb");  
52.   
53.     fp_dst=fopen("cuc_ieschool.h265","wb");  
54.     //Check  
55.     if(fp_src==NULL||fp_dst==NULL){  
56.         return -1;  
57.     }  
58.   
59.     pParam=x265_param_alloc();  
60.     x265_param_default(pParam);  
61.     pParam->bRepeatHeaders=1;//write sps,pps before keyframe  
62.     pParam->internalCsp=csp;  
63.     pParam->sourceWidth=width;  
64.     pParam->sourceHeight=height;  
65.     pParam->fpsNum=25;  
66.     pParam->fpsDenom=1;  
67.     //Init  
68.     pHandle=x265_encoder_open(pParam);  
69.     if(pHandle==NULL){  
70.         printf("x265_encoder_open err\n");  
71.         return 0;  
72.     }  
73.     y_size = pParam->sourceWidth * pParam->sourceHeight;  
74.   
75.     pPic_in = x265_picture_alloc();  
76.     x265_picture_init(pParam,pPic_in);  
77.     switch(csp){  
78.     case X265_CSP_I444:{  
79.         buff=(char *)malloc(y_size*3);  
80.         pPic_in->planes[0]=buff;  
81.         pPic_in->planes[1]=buff+y_size;  
82.         pPic_in->planes[2]=buff+y_size*2;  
83.         pPic_in->stride[0]=width;  
84.         pPic_in->stride[1]=width;  
85.         pPic_in->stride[2]=width;  
86.         break;  
87.                        }  
88.     case X265_CSP_I420:{  
89.         buff=(char *)malloc(y_size*3/2);  
90.         pPic_in->planes[0]=buff;  
91.         pPic_in->planes[1]=buff+y_size;  
92.         pPic_in->planes[2]=buff+y_size*5/4;  
93.         pPic_in->stride[0]=width;  
94.         pPic_in->stride[1]=width/2;  
95.         pPic_in->stride[2]=width/2;  
96.         break;  
97.                        }  
98.     default:{  
99.         printf("Colorspace Not Support.\n");  
100.         return -1;  
101.             }  
102.     }  
103.       
104.     //detect frame number  
105.     if(frame_num==0){  
106.         fseek(fp_src,0,SEEK_END);  
107.         switch(csp){  
108.         case X265_CSP_I444:frame_num=ftell(fp_src)/(y_size*3);break;  
109.         case X265_CSP_I420:frame_num=ftell(fp_src)/(y_size*3/2);break;  
110.         default:printf("Colorspace Not Support.\n");return -1;  
111.         }  
112.         fseek(fp_src,0,SEEK_SET);  
113.     }  
114.   
115.     //Loop to Encode  
116.     for( i=0;i<frame_num;i++){  
117.         switch(csp){  
118.         case X265_CSP_I444:{  
119.             fread(pPic_in->planes[0],1,y_size,fp_src);       //Y  
120.             fread(pPic_in->planes[1],1,y_size,fp_src);       //U  
121.             fread(pPic_in->planes[2],1,y_size,fp_src);       //V  
122.             break;}  
123.         case X265_CSP_I420:{  
124.             fread(pPic_in->planes[0],1,y_size,fp_src);       //Y  
125.             fread(pPic_in->planes[1],1,y_size/4,fp_src); //U  
126.             fread(pPic_in->planes[2],1,y_size/4,fp_src); //V  
127.             break;}  
128.         default:{  
129.             printf("Colorspace Not Support.\n");  
130.             return -1;}  
131.         }  
132.   
133.         ret=x265_encoder_encode(pHandle,&pNals,&iNal,pPic_in,NULL);   
134.         printf("Succeed encode %5d frames\n",i);  
135.   
136.         for(j=0;j<iNal;j++){  
137.             fwrite(pNals[j].payload,1,pNals[j].sizeBytes,fp_dst);  
138.         }     
139.     }  
140.     //Flush Decoder  
141.     while(1){  
142.         ret=x265_encoder_encode(pHandle,&pNals,&iNal,NULL,NULL);  
143.         if(ret==0){  
144.             break;  
145.         }  
146.         printf("Flush 1 frame.\n");  
147.   
148.         for(j=0;j<iNal;j++){  
149.             fwrite(pNals[j].payload,1,pNals[j].sizeBytes,fp_dst);  
150.         }  
151.     }  
152.       
153.     x265_encoder_close(pHandle);  
154.     x265_picture_free(pPic_in);  
155.     x265_param_free(pParam);  
156.     free(buff);  
157.     fclose(fp_src);  
158.     fclose(fp_dst);  
159.       
160.     return 0;  
161. }  

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.265码流文件。

H.265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