FFmpeg 官方 Demo encode_video.c 学习，是一个用 libavcodec API 编码视频的例子。其中涉及了 AVCodecContext、AVFrame、AVPacket、AVCodec 和 AVRational 结构体，以及 avcodec_send_frame(...)、avcodec_receive_packet(...)、av_packet_unref(...)、avcodec_find_encoder_by_name(...)、avcodec_alloc_context3(...)、av_packet_alloc()、avcodec_open2(...)、av_frame_alloc()、av_frame_get_buffer(...)、av_frame_make_writable(...)、avcodec_free_context(...)、av_frame_free(...) 和 av_packet_free(...) 这些函数。
学习这些 FFmpeg 常用的结构体以及常用的 API 函数，莫过于直接阅读官网英文 API 描述，再去结合使用加深理解。先来过一遍 Demo 源码熟悉整个流程，并运行以后观察它的效果。
一、encode_video.c 源码
下面是整个 encode_video.c 的源码，原先对应的英文注释，我都加了自己理解的翻译。
首先这个程序运行后需要输入 ，分别对应输出的文件路径和编码器名称。接着会调用 avcodec_find_encoder_by_name(...) 根据名称查找相应的编码器，如果不存在这个编码器名称就会打印错误消息 Codec 'xxx' not found。找到了编码器（AVCodec）之后，就会调用 avcodec_alloc_context3(...) 分配编码器上下文（AVCodecContext）。接下来调用 av_packet_alloc() 分配 AVPacket，编码器编码时会将每一帧 AVFrame 编码为 AVPacket。现在开始给编码器上下文配置一些参数（码率、视频宽、视频高、时间基、帧率、GOP（图像组，指两个I帧之间的距离）、最大B帧数、帧格式），可以打开编码器了，通过调用 avcodec_open2(...) 实现的。调用 av_frame_alloc() 分配 AVFrame 内存，指定一下帧的格式和宽高，接着调用 av_frame_get_buffer(...) 分配帧数据使用的空间。接下来是个 for 循环，内部首先调用 av_frame_make_writable(...) 确保帧（AVFrame）数据可写，然后准备一帧假数据（一帧YUV420P），最后给每帧的 pts（显示时间戳，用来告诉播放器该在什么时候显示这一帧的数据） 赋值，现在可以把帧（AVFrame）发送给编码器，这是通过调用 avcodec_send_frame(...) 实现的。现在可以把编码后的帧（AVPacket）从编码器取出，这是通过调用 avcodec_receive_packet(...) 实现的。把编码后的每帧写入文件，调用 av_packet_unref(...) 解除对 AVPacket 的引用。如果编码器 ID 是 AV_CODEC_ID_MPEG1VIDEO 或者 AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO，需要在结尾添加序列从而得到一个 MPEG 文件。最后关闭文件，并释放 AVCodecContext 占用的内存（调用 avcodec_free_context(...) 实现）， 最后释放 AVFrame 和 AVPacket 占用的内存，调用 av_frame_free(...) 和 av_packet_free(...) 实现。
/**
* @file
* video encoding with libavcodec API example
* 用 libavcodec API 编码视频的例子
* @example encode_video.c
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavutil/opt.h>
#include <libavutil/imgutils.h>
static void encode(AVCodecContext *enc_ctx, AVFrame *frame, AVPacket *pkt,
FILE *outfile)
{
int ret;
/* send the frame to the encoder 发送帧到编码器 */
if (frame)
printf("Send frame %3"PRId64"\n", frame->pts);// PRId64 跨平台的书写方式，主要是为了同时支持32位和64位操作系统
ret = avcodec_send_frame(enc_ctx, frame);
if (ret < 0) {
fprintf(stderr, "Error sending a frame for encoding\n");
exit(1);
}
while (ret >= 0) {
ret = avcodec_receive_packet(enc_ctx, pkt);
if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF)
return;
else if (ret < 0) {
fprintf(stderr, "Error during encoding\n");
exit(1);
}
printf("Write packet %3"PRId64" (size=%5d)\n", pkt->pts, pkt->size);
fwrite(pkt->data, 1, pkt->size, outfile);
av_packet_unref(pkt);
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
const char *filename, *codec_name;
const AVCodec *codec;
AVCodecContext *c= NULL;
int i, ret, x, y;
FILE *f;
AVFrame *frame;
AVPacket *pkt;
uint8_t endcode[] = { 0, 0, 1, 0xb7 };
if (argc <= 2) {
fprintf(stderr, "Usage: %s <output file> <codec name>\n", argv[0]);
exit(0);
}
filename = argv[1];
codec_name = argv[2];
/* find the mpeg1video encoder 通过名称查找编码器*/
codec = avcodec_find_encoder_by_name(codec_name);
if (!codec) {
fprintf(stderr, "Codec '%s' not found\n", codec_name);
exit(1);
}
c = avcodec_alloc_context3(codec);
if (!c) {
fprintf(stderr, "Could not allocate video codec context\n");
exit(1);
}
pkt = av_packet_alloc();
if (!pkt)
exit(1);
/* put sample parameters 填充参数*/
c->bit_rate = 400000;
/* resolution must be a multiple of two 分辨率必须是2的倍数*/
c->width = 352;
c->height = 288;
/* frames per second 每秒帧数*/
c->time_base = (AVRational){1, 25};
c->framerate = (AVRational){25, 1};
/* emit one intra frame every ten frames
* check frame pict_type before passing frame
* to encoder, if frame->pict_type is AV_PICTURE_TYPE_I
* then gop_size is ignored and the output of encoder
* will always be I frame irrespective to gop_size
* 每 10 帧发出一帧 I 帧
* 在将帧传递给编码器之前检查帧的 pict_type，
* 如果 frame->pict_type 是 AV_PICTURE_TYPE_I，那么 gop_size 将被忽略，
* 编码器的输出将始终是 I 帧，而不考虑 gop_size
*/
c->gop_size = 10;
c->max_b_frames = 1;
c->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
if (codec->id == AV_CODEC_ID_H264)
av_opt_set(c->priv_data, "preset", "slow", 0);
/* open it 打开*/
ret = avcodec_open2(c, codec, NULL);
if (ret < 0) {
fprintf(stderr, "Could not open codec: %s\n", av_err2str(ret));
exit(1);
}
f = fopen(filename, "wb");
if (!f) {
fprintf(stderr, "Could not open %s\n", filename);
exit(1);
}
frame = av_frame_alloc();
if (!frame) {
fprintf(stderr, "Could not allocate video frame\n");
exit(1);
}
frame->format = c->pix_fmt;
frame->width = c->width;
frame->height = c->height;
ret = av_frame_get_buffer(frame, 0);
if (ret < 0) {
fprintf(stderr, "Could not allocate the video frame data\n");
exit(1);
}
/* encode 1 second of video 编码一秒视频*/
for (i = 0; i < 25; i++) {
fflush(stdout);
/* make sure the frame data is writable 确保帧数据可写*/
ret = av_frame_make_writable(frame);
if (ret < 0)
exit(1);
/* prepare a dummy image 准备一帧假图像*/
/* Y */
for (y = 0; y < c->height; y++) {
for (x = 0; x < c->width; x++) {
frame->data[0][y * frame->linesize[0] + x] = x + y + i * 3;
}
}
/* Cb and Cr Cb 和 Cr*/
for (y = 0; y < c->height/2; y++) {
for (x = 0; x < c->width/2; x++) {
frame->data[1][y * frame->linesize[1] + x] = 128 + y + i * 2;
frame->data[2][y * frame->linesize[2] + x] = 64 + x + i * 5;
}
}
frame->pts = i;
/* encode the image 编码图像*/
encode(c, frame, pkt, f);
}
/* flush the encoder 刷新编码器*/
encode(c, NULL, pkt, f);
/* add sequence end code to have a real MPEG file 添加结尾序列得到一个 MPEG 文件*/
if (codec->id == AV_CODEC_ID_MPEG1VIDEO || codec->id == AV_CODEC_ID_MPEG2VIDEO)
fwrite(endcode, 1, sizeof(endcode), f);
fclose(f);
avcodec_free_context(&c);
av_frame_free(&frame);
av_packet_free(&pkt);
return 0;
}
二、encode_video.c 编译运行
按照《FFmpeg Ubuntu 20.04 编译》一节安装好 FFmpeg 后，encode_video.c 位于 ~/ffmpeg_build/share/ffmpeg/examples/ 路径下。
- 配置 PKG_CONFIG_PATH 环境变量
export PKG_CONFIG_PATH=~/ffmpeg_build/lib/pkgconfig/
- make 命令编译这些 examples，其中就包括 encode_video.c
cd ~/ffmpeg_build/share/ffmpeg/examples/
make
运行程序 encode_video，会在当前目录下生成一个 test.mp4 文件。
cd ~/ffmpeg_build/share/ffmpeg/examples/
./encode_video ./test.mp4 mpeg4
运行期间输出的打印
最后就可以调用 ffplay 播放这个 test.mp4 视频文件了！
cd ~/ffmpeg_build/share/ffmpeg/examples/
ffplay ./test.mp4
参考资料：
