ffmpeg學習八：軟體生成yuv420p視訊並將其編碼為H264格式
通過前面對ffmpeg中常用的幾個api的原始碼分析，從而對api有了更好的理解。之前已經做過視訊的解碼了，今天來嘗試視訊的編碼。ffmpeg已經給我們提供了相應的可供參考的程式：doc/examples/decoding_encoding.c檔案就是解碼和編碼的例程。仔細閱讀它的程式碼後，我們可以按照自己的理解，寫自己的視訊編碼程式。我們將會把一個yuv420p格式的檔案，使用h264編碼器進行編碼。
生成yuv視訊
yuv影象的格式，可以參考這篇部落格： 圖文詳解YUV420資料格式。
如果你讀yuv格式有所瞭解，或者認真閱讀了上面的部落格，那麼閱讀下面的程式碼就非常容易了。它的功能就是生成一個有200幀的yuv視訊。
//created by Jinwei Liu
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#include <libavutil/opt.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavutil/channel_layout.h>
#include <libavutil/common.h>
#include <libavutil/imgutils.h>
#include <libavutil/mathematics.h>
#include <libavutil/samplefmt.h> 注意：這裡標示一行影象寬度的時linesize，這個時候，播放會有問題。其生成的資料格式如下：
因此，我們要注意frame->width和frame->linesize的區別。使用linesize時，生成的資料有一些邊界資料。不過這樣的生成的yuv格式的資料也是可以播的，要注意使用的一幀影象的寬度位linesize，所以命令如下：
./encodec.bin 300 200
播放生成的yuv視訊：
ffplay -f rawvideo -s 320x200 soft.yuv
將其轉換為gif格式：
ffmpeg -f rawvideo -s 320x200 -i soft.yuv soft.gif
為什麼時320而不是其他置呢？這個我也是通過列印frame->linesize[0]得知的，因為這個值時ffmpeg計算得出的，所以想知道這個值為什麼是320的需要閱讀相應的原始碼。
如果我們想得到沒有無效資料的yuv視訊，那就不要使用frame->linesize，而是直接使用frame->width。像下面這樣：
for (i = 0; i < 200; i++) {
/* prepare a dummy image */
/* Y */
for (y = 0; y < frame->height; y++) {
for (x = 0; x < frame->width; x++) {
frame->data[0][y * frame->width + x] = (x + y + i * 3)%255;
}
}
/* Cb and Cr */
for (y = 0; y < frame->height/2; y++) {
for (x = 0; x < frame->width/2; x++) {
frame->data[1][y * frame->width/2 + x] = (y + y + i * 2)%255;
frame->data[2][y * frame->width/2 + x] = (x + x + i * 5)%255;
}
}
//以上就是軟體生成一幀的yuv格式的影象。
fwrite(frame->data[0],1,frame->width*frame->height,file_fd);
fwrite(frame->data[1],1,frame->width*frame->height/4,file_fd);
fwrite(frame->data[2],1,frame->width*frame->height/4,file_fd);
//寫入到檔案，我們儲存的格式為yuv420p而不是420sp。
}
以上程式，我們通篇使用的視訊的寬度frame->width來表示，這樣生成的yuv資料沒有邊界資料。
編譯完成後執行可執行檔案：
./encodec.bin 300 200
播放生成的yuv視訊：
ffplay -f rawvideo -s 300x200 soft.yuv
將其轉換為gif格式：
ffmpeg -f rawvideo -s 300x200 -i soft.yuv soft.gif
生成的gif如下：
接下來，我們把生成的這個Yuv視訊編碼成h.264格式（我們使用的yuv是使用frame->linesize來標示視訊寬度的）。
yuv編碼為h.264
程式如下，程式碼中已有詳細註釋。
//created by Jinwei Liu
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#include <libavutil/opt.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavutil/channel_layout.h>
#include <libavutil/common.h>
#include <libavutil/imgutils.h>
#include <libavutil/mathematics.h>
#include <libavutil/samplefmt.h>
#include <libavutil/frame.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libswscale/swscale.h>
int main(int argc, char **argv)
{
AVFrame *frame;
AVCodec *codec = NULL;
AVPacket packet;
AVCodecContext *codecContext;
int readSize=0;
int ret=0,getPacket;
FILE * fileIn,*fileOut;
int frameCount=0;
/* register all the codecs */
av_register_all();
if(argc!=4){
fprintf(stdout,"usage:./encodec.bin xxx.yuv width height\n");
return -1;
}
//1.我們需要讀一幀一幀的資料，所以需要AVFrame結構
//讀出的一幀資料儲存在AVFrame中。
frame = av_frame_alloc();
frame->width = atoi(argv[2]);
frame->height = atoi(argv[3]);
fprintf(stdout,"width=%d,height=%d\n",frame->width,frame->height);
frame->format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
av_image_alloc(frame->data,frame->linesize,frame->width,frame->height,frame->format,32);
fileIn =fopen(argv[1],"r+");
//2.讀出來的資料儲存在AVPacket中，因此，我們還需要AVPacket結構體
//初始化packet
av_init_packet(&packet);
//3.讀出來的資料，我們需要編碼，因此需要編碼器
//下面的函式找到h.264型別的編碼器
/* find the mpeg1 video encoder */
codec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);
if (!codec) {
fprintf(stderr, "Codec not found\n");
exit(1);
}
//有了編碼器，我們還需要編碼器的上下文環境，用來控制編碼的過程
codecContext = avcodec_alloc_context3(codec);//分配AVCodecContext例項
if (!codecContext)
{
fprintf(stderr, "Could not allocate video codec context\n");
return -1;
}
/* put sample parameters */
codecContext->bit_rate = 400000;
/* resolution must be a multiple of two */
codecContext->width = 300;
codecContext->height = 200;
/* frames per second */
codecContext->time_base = (AVRational){1,25};
/* 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
*/
codecContext->gop_size = 10;
codecContext->max_b_frames = 1;
codecContext->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
av_opt_set(codecContext->priv_data, "preset", "slow", 0);
//準備好了編碼器和編碼器上下文環境，現在可以開啟編碼器了
if (avcodec_open2(codecContext, codec, NULL) < 0) //根據編碼器上下文開啟編碼器
{
fprintf(stderr, "Could not open codec\n");
return -1;
}
//4.準備輸出檔案
fileOut= fopen("test.h264","w+");
//下面開始編碼
while(1){
//讀一幀資料出來
readSize = fread(frame->data[0],1,frame->linesize[0]*frame->height,fileIn);
if(readSize == 0){
fprintf(stdout,"end of file\n");
frameCount++;
break;
}
readSize = fread(frame->data[1],1,frame->linesize[1]*frame->height/2,fileIn);
readSize = fread(frame->data[2],1,frame->linesize[2]*frame->height/2,fileIn);
//初始化packet
av_init_packet(&packet);
/* encode the image */
frame->pts = frameCount;
ret = avcodec_encode_video2(codecContext, &packet, frame, &getPacket); //將AVFrame中的畫素資訊編碼為AVPacket中的碼流
if (ret < 0)
{
fprintf(stderr, "Error encoding frame\n");
return -1;
}
if (getPacket)
{
frameCount++;
//獲得一個完整的編碼幀
printf("Write frame %3d (size=%5d)\n", frameCount, packet.size);
fwrite(packet.data, 1,packet.size, fileOut);
av_packet_unref(&packet);
}
}
/* flush buffer */
for ( getPacket= 1; getPacket; frameCount++)
{
fflush(stdout);
frame->pts = frameCount;
ret = avcodec_encode_video2(codecContext, &packet, NULL, &getPacket); //輸出編碼器中剩餘的碼流
if (ret < 0)
{
fprintf(stderr, "Error encoding frame\n");
return -1;
}
if (getPacket)
{
printf("Write frame %3d (size=%5d)\n", frameCount, packet.size);
fwrite(packet.data, 1, packet.size, fileOut);
av_packet_unref(&packet);
}
} //for (got_output = 1; got_output; frameIdx++)
fclose(fileIn);
fclose(fileOut);
av_frame_free(&frame);
avcodec_close(codecContext);
av_free(codecContext);
return 0;
}
編譯程式碼後，執行發現，找不好解碼器…什麼情況呢？google了一下，原來ffmpeg支援h.264編碼器需要相應庫的支援，我的系統沒有安裝這個庫，因此編譯ffmpeg的時候，ffmpeg檢測到沒有這個庫，所以就不會編譯h.264相關的模組。
因此，我們需要安裝libx264庫，執行命令如下：
sudo apt-get install libx264-dev
安裝好以後，需要重新編譯ffmpeg庫。
1.執行
./configure –enable-libx264 –enable-gpl –enable-decoder=h264 –enable-encoder=libx264 –enable-shared –enable-static –disable-yasm –enable-shared –prefix=tmp
2.make
3.make install
這樣配置的ffmpeg就開始支援h264編解碼器了。
然後重新編譯我們程式碼，編譯完成後使用案例如下：
首先進行編碼：
./encodech264.bin soft.yuv 300 200
程式會生成test.h264檔案，我們可以播放來看：
ffplay test.h264