最简单的基于FFMPEG的视频编码器（YUV编码为H.264）

本文介绍一个最简单的基于FFMPEG的视频编码器。该编码器实现了YUV420P的像素数据编码为H.264的压缩编码数据。编码器代码十分简单，可是每一行代码都非常重要，适合好好研究一下。弄清楚了本代码也就基本弄清楚了FFMPEG的编码流程。眼下我尽管已经调通了程序，可是还是有些地方没有全然搞明确，须要下一步继续探究然后补充内容。

本程序使用最新版的类库（编译时间为2014.5.6），开发平台为VC2010。全部的配置都已经做好，仅仅须要执行就能够了。

流程图（2014.9.29更新）

以下附一张使用FFmpeg编码视频的流程图。使用该流程，不仅能够编码H.264的视频，并且能够编码MPEG4/MPEG2/VP8等等各种FFmpeg支持的视频。图中蓝色背景的函数是实际输出数据的函数。浅绿色的函数是视频编码的函数。



简介一下流程中各个函数的意义：

av_register_all()：注冊FFmpeg全部编解码器。

avformat_alloc_output_context2()：初始化输出码流的AVFormatContext。

avio_open()：打开输出文件。

av_new_stream()：创建输出码流的AVStream。

avcodec_find_encoder()：查找编码器。

avcodec_open2()：打开编码器。

avformat_write_header()：写文件头（对于某些没有文件头的封装格式，不须要此函数。比方说MPEG2TS）。

avcodec_encode_video2()：编码一帧视频。即将AVFrame（存储YUV像素数据）编码为AVPacket（存储H.264等格式的码流数据）。

av_write_frame()：将编码后的视频码流写入文件。

flush_encoder()：输入的像素数据读取完毕后调用此函数。用于输出编码器中剩余的AVPacket。

av_write_trailer()：写文件尾（对于某些没有文件头的封装格式，不须要此函数。比方说MPEG2TS）。

代码

贴上代码：

/*
*最简单的基于FFmpeg的视频编码器
*Simplest FFmpeg Video Encoder
*
*雷霄骅 Lei Xiaohua
*leixiaohua1020@126.com
*中国传媒大学/数字电视技术
*Communication University of China / Digital TV Technology
*http://blog.csdn.net/leixiaohua1020
*
*本程序实现了YUV像素数据编码为视频码流（H264，MPEG2，VP8等等）。
*是最简单的FFmpeg视频编码方面的教程。
*通过学习本样例能够了解FFmpeg的编码流程。
*This software encode YUV420P data to H.264 bitstream.
*It's the simplest video encoding software based on FFmpeg.
*Suitable for beginner of FFmpeg
*/

#include "stdafx.h"

extern "C"
{
#include "libavcodec\avcodec.h"
#include "libavformat\avformat.h"
#include "libswscale\swscale.h"
};

int flush_encoder(AVFormatContext *fmt_ctx,unsigned int stream_index)
{
int ret;
int got_frame;
AVPacket enc_pkt;
if (!(fmt_ctx->streams[stream_index]->codec->codec->capabilities &
CODEC_CAP_DELAY))
return 0;
while (1) {
printf("Flushing stream #%u encoder\n", stream_index);
//ret = encode_write_frame(NULL, stream_index, &got_frame);
enc_pkt.data = NULL;
enc_pkt.size = 0;
av_init_packet(&enc_pkt);
ret = avcodec_encode_video2 (fmt_ctx->streams[stream_index]->codec, &enc_pkt,
NULL, &got_frame);
av_frame_free(NULL);
if (ret < 0)
break;
if (!got_frame)
{ret=0;break;}
printf("编码成功1帧！\n");
/* mux encoded frame */
ret = av_write_frame(fmt_ctx, &enc_pkt);
if (ret < 0)
break;
}
return ret;
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
AVFormatContext* pFormatCtx;
AVOutputFormat* fmt;
AVStream* video_st;
AVCodecContext* pCodecCtx;
AVCodec* pCodec;

uint8_t* picture_buf;
AVFrame* picture;
int size;

FILE *in_file = fopen("src01_480x272.yuv", "rb");	//视频YUV源文件
int in_w=480,in_h=272;//宽高
int framenum=50;
const char* out_file = "src01.h264";					//输出文件路径

av_register_all();
//方法1.组合使用几个函数
pFormatCtx = avformat_alloc_context();
//猜格式
fmt = av_guess_format(NULL, out_file, NULL);
pFormatCtx->oformat = fmt;

//方法2.更加自己主动化一些
//avformat_alloc_output_context2(&pFormatCtx, NULL, NULL, out_file);
//fmt = pFormatCtx->oformat;

//注意输出路径
if (avio_open(&pFormatCtx->pb,out_file, AVIO_FLAG_READ_WRITE) < 0)
{
printf("输出文件打开失败");
return -1;
}

video_st = av_new_stream(pFormatCtx, 0);
if (video_st==NULL)
{
return -1;
}
pCodecCtx = video_st->codec;
pCodecCtx->codec_id = fmt->video_codec;
pCodecCtx->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
pCodecCtx->pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P;
pCodecCtx->width = in_w;
pCodecCtx->height = in_h;
pCodecCtx->time_base.num = 1;
pCodecCtx->time_base.den = 25;
pCodecCtx->bit_rate = 400000;
pCodecCtx->gop_size=250;
//H264
//pCodecCtx->me_range = 16;
//pCodecCtx->max_qdiff = 4;
pCodecCtx->qmin = 10;
pCodecCtx->qmax = 51;
//pCodecCtx->qcompress = 0.6;
//输出格式信息
av_dump_format(pFormatCtx, 0, out_file, 1);

pCodec = avcodec_find_encoder(pCodecCtx->codec_id);
if (!pCodec)
{
printf("没有找到合适的编码器！\n");
return -1;
}
if (avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec,NULL) < 0)
{
printf("编码器打开失败！\n");
return -1;
}
picture = avcodec_alloc_frame();
size = avpicture_get_size(pCodecCtx->pix_fmt, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);
picture_buf = (uint8_t *)av_malloc(size);
avpicture_fill((AVPicture *)picture, picture_buf, pCodecCtx->pix_fmt, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);

//写文件头
avformat_write_header(pFormatCtx,NULL);

AVPacket pkt;
int y_size = pCodecCtx->width * pCodecCtx->height;
av_new_packet(&pkt,y_size*3);

for (int i=0; i<framenum; i++){
//读入YUV
if (fread(picture_buf, 1, y_size*3/2, in_file) < 0)
{
printf("文件读取错误\n");
return -1;
}else if(feof(in_file)){
break;
}
picture->data[0] = picture_buf;  // 亮度Y
picture->data[1] = picture_buf+ y_size;  // U
picture->data[2] = picture_buf+ y_size*5/4; // V
//PTS
picture->pts=i;
int got_picture=0;
//编码
int ret = avcodec_encode_video2(pCodecCtx, &pkt,picture, &got_picture);
if(ret < 0)
{
printf("编码错误！\n");
return -1;
}
if (got_picture==1)
{
printf("编码成功1帧！\n");
pkt.stream_index = video_st->index;
ret = av_write_frame(pFormatCtx, &pkt);
av_free_packet(&pkt);
}
}
//Flush Encoder
int ret = flush_encoder(pFormatCtx,0);
if (ret < 0) {
printf("Flushing encoder failed\n");
return -1;
}

//写文件尾
av_write_trailer(pFormatCtx);

//清理
if (video_st)
{
avcodec_close(video_st->codec);
av_free(picture);
av_free(picture_buf);
}
avio_close(pFormatCtx->pb);
avformat_free_context(pFormatCtx);

fclose(in_file);

return 0;
}

软件执行截图（受限于文件体积，原始YUV帧数非常少）：



编码前的YUV序列：



编码后的H.264码流：



下载地址：

http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/7324115

修正记录：

之前发现编码后的H.264码流与YUV输入的帧数不同。经过观察对照其它程序后发现须要调用flush_encoder()将编码器中剩余的视频帧输出。已经将该问题修正。

下载地址（修正后）：

http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/7466649

SourceForge上已经更新。

PUDN源码（修正后）：

http://www.pudn.com/downloads644/sourcecode/multimedia/detail2605258.html

SourceForge项目地址：

https://sourceforge.net/projects/simplestffmpegvideoencoder/