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音视频 day22 视频编码 H264

1. 什么是 H264?什么是 x264?

  • H264 是一套标准、规范,H264 标准允许制造厂商自由地开发具有竞争力的创新产品,它没有定义一个编码器,而是定义了编码器应该产生的码流标准。
  • x264 是一款免费的高性能的 H264 开源编码器。

2. 如何通过一个 mp4 格式的视频,获取 yuv420p 格式的视频呢?

  • mp4转yuv
# ffmpeg -i guomei.mp4 -s 864x486 -pix_fmt yuv420p guomei.yuv
注意:
-s:设置yuv数据的分辨率
-pix_fmt:设置yuv数据的具体格式
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  • 播放
# ffplay -f rawvideo -video_size 864x486 -i guomei.yuv
注意:必须指定转码之前分辨率分辨率:864x486
Or
# ffplay -f rawvideo -video_size 864x486 -pix_fmt yuv420p guomei.yuv
注意:也可以指定yuv格式播放
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  • 按时间截取前5秒帧视频
# ffmpeg -ss 00:00:00 -i guomei.mp4 -to 00:00:10 -c copy out05.mp4
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3. 如何借助命令行,使用H264编码对 YUV 视频进行压缩?

  • 压缩后的大小,可以用来侧面印证我们编码产生的压缩文件是否正确
ffmpeg -s 640x480 -pix_fmt yuv420p -framerate 30 -i in.yuv -c:v libx264 out.h264
# -c:v libx264是指定使用libx264作为编码器
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4. 如何直接播放.h264的视频文件呢?

  • 使用下面命令行
ffplay out.h264
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  • 使用播放器,h264 的普及率高达 91%,所以大部分播放都能支持播放 .h264 文件

5. 通过代码,将 YUV420p 的视频进行 H264 编码压缩的主要流程是什么?

  • 读取的 yuv240p 文件 --> 获取编码上下文AVCodecContext 和编码器AVCodec -- 获取输入缓冲区 AVFrame,用于输入编码前数据 -- 获取输出缓冲区 AVPacket,用于读取编码后的数据 -- 写入 out.h264 文件中
  • .h 文件如下
#ifndef FFMPEGS_H
#define FFMPEGS_H

extern "C" {
#include <libavutil/avutil.h>
}

typedef struct {
 const char *filename;
 int width;
 int height;
 AVPixelFormat pixFmt;
 int fps;
} VideoEncodeSpec;

class FFmpegs {
public:
 FFmpegs();

 static void h264Encode(VideoEncodeSpec &in,
                        const char *outFilename);
};

#endif // FFMPEGS_H

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  • .m 文件如下
#include "ffmpegs.h"
#include <QDebug>
#include <QFile>

extern "C" {
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavutil/avutil.h>
#include <libavutil/imgutils.h>
}

#define ERROR_BUF(ret) \
 char errbuf[1024]; \
 av_strerror(ret, errbuf, sizeof (errbuf));

FFmpegs::FFmpegs() {

}

// 检查像素格式
static int check_pix_fmt(const AVCodec *codec,
                      enum AVPixelFormat pixFmt) {
 const enum AVPixelFormat *p = codec->pix_fmts;
 while (*p != AV_PIX_FMT_NONE) {
     if (*p == pixFmt) return 1;
     p++;
 }
 return 0;
}

// 返回负数:中途出现了错误
// 返回0:编码操作正常完成
static int encode(AVCodecContext *ctx,
               AVFrame *frame,
               AVPacket *pkt,
               QFile &outFile) {
 // 发送数据到编码器
 int ret = avcodec_send_frame(ctx, frame);
 if (ret < 0) {
     ERROR_BUF(ret);
     qDebug() << "avcodec_send_frame error" << errbuf;
     return ret;
 }

 // 不断从编码器中取出编码后的数据
 while (true) {
     ret = avcodec_receive_packet(ctx, pkt);
     if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF) {
         // 继续读取数据到frame,然后送到编码器
         return 0;
     } else if (ret < 0) { // 其他错误
         return ret;
     }

     // 成功从编码器拿到编码后的数据
     // 将编码后的数据写入文件
     outFile.write((char *) pkt->data, pkt->size);

     // 释放pkt内部的资源
     av_packet_unref(pkt);
 }
}

void FFmpegs::h264Encode(VideoEncodeSpec &in,
                      const char *outFilename) {
 // 文件
 QFile inFile(in.filename);
 QFile outFile(outFilename);

 // 一帧图片的大小
 int imgSize = av_image_get_buffer_size(in.pixFmt, in.width, in.height, 1);

 // 返回结果
 int ret = 0;

 // 编码器
 AVCodec *codec = nullptr;

 // 编码上下文
 AVCodecContext *ctx = nullptr;

 // 存放编码前的数据(yuv)
 AVFrame *frame = nullptr;

 // 存放编码后的数据(h264)
 AVPacket *pkt = nullptr;

//    uint8_t *buf = nullptr;

 // 获取编码器
 codec = avcodec_find_encoder_by_name("libx264");
 if (!codec) {
     qDebug() << "encoder not found";
     return;
 }

 // 检查输入数据的采样格式
 if (!check_pix_fmt(codec, in.pixFmt)) {
     qDebug() << "unsupported pixel format"
              << av_get_pix_fmt_name(in.pixFmt);
     return;
 }

 // 创建编码上下文
 ctx = avcodec_alloc_context3(codec);
 if (!ctx) {
     qDebug() << "avcodec_alloc_context3 error";
     return;
 }

 // 设置yuv参数
 ctx->width = in.width;
 ctx->height = in.height;
 ctx->pix_fmt = in.pixFmt;
 // 设置帧率(1秒钟显示的帧数是in.fps)
 ctx->time_base = {1, in.fps};

 // 打开编码器
 ret = avcodec_open2(ctx, codec, nullptr);
 if (ret < 0) {
     ERROR_BUF(ret);
     qDebug() << "avcodec_open2 error" << errbuf;
     goto end;
 }

 // 创建AVFrame
 frame = av_frame_alloc();
 if (!frame) {
     qDebug() << "av_frame_alloc error";
     goto end;
 }

 frame->width = ctx->width;
 frame->height = ctx->height;
 frame->format = ctx->pix_fmt;
 frame->pts = 0;

 // 利用width、height、format创建缓冲区
 ret = av_image_alloc(frame->data, frame->linesize,
                      in.width, in.height, in.pixFmt, 1);
 if (ret < 0) {
     ERROR_BUF(ret);
     qDebug() << "av_frame_get_buffer error" << errbuf;
     goto end;
 }

 // 创建输入缓冲区(方法2)
//    buf = (uint8_t *) av_malloc(imgSize);
//    ret = av_image_fill_arrays(frame->data, frame->linesize,
//                               buf,
//                               in.pixFmt, in.width, in.height, 1);
//    if (ret < 0) {
//        ERROR_BUF(ret);
//        qDebug() << "av_image_fill_arrays error" << errbuf;
//        goto end;
//    }
//    qDebug() << buf << frame->data[0];

 // 创建输入缓冲区(方法3)
//    ret = av_frame_get_buffer(frame, 0);
//    if (ret < 0) {
//        ERROR_BUF(ret);
//        qDebug() << "av_frame_get_buffer error" << errbuf;
//        goto end;
//    }

 // 创建AVPacket
 pkt = av_packet_alloc();
 if (!pkt) {
     qDebug() << "av_packet_alloc error";
     goto end;
 }

 // 打开文件
 if (!inFile.open(QFile::ReadOnly)) {
     qDebug() << "file open error" << in.filename;
     goto end;
 }
 if (!outFile.open(QFile::WriteOnly)) {
     qDebug() << "file open error" << outFilename;
     goto end;
 }

 // 读取数据到frame中
 while ((ret = inFile.read((char *) frame->data[0],
                           imgSize)) > 0) {
     // 进行编码
     if (encode(ctx, frame, pkt, outFile) < 0) {
         goto end;
     }

     // 设置帧的序号
     frame->pts++;
 }

 // 刷新缓冲区
 encode(ctx, nullptr, pkt, outFile);

end:
 // 关闭文件
 inFile.close();
 outFile.close();

//    av_freep(&buf);

 // 释放资源
 if (frame) {
     av_freep(&frame->data[0]);
//        av_free(frame->data[0]);
//        frame->data[0] = nullptr;
     av_frame_free(&frame);
 }
 av_packet_free(&pkt);
 avcodec_free_context(&ctx);

 qDebug() << "线程正常结束";
}

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