C++基于FFmpeg直播(推流)之五

C++编程FFMpeg实时直播推流实战–提取码:nh21
1.libswscale实现YUV转RGB
libswscale里面实现了各种图像像素格式的转换。

libswscale使用起来很方便,最主要的函数只有3个:
(1) sws_getContext():使用参数初始化SwsContext结构体。
(2) sws_scale():转换一帧图像。
(3) sws_freeContext():释放SwsContext结构体。
其中sws_getContext()也可以用另一个接口函数sws_getCachedContext()取代。

初始化方法

初始化SwsContext除了调用sws_getContext()之外还有另一种方法,更加灵活,可以配置更多的参数。该方法调用的函数如下所示。
(1) sws_alloc_context():为SwsContext结构体分配内存。
(2) av_opt_set_XXX():通过av_opt_set_int(),av_opt_set()…等等一系列方法设置SwsContext结构体的值。在这里需要注意,SwsContext结构体的定义看不到,所以不能对其中的成员变量直接进行赋值,必须通过av_opt_set()这类的API才能对其进行赋值。
(3) sws_init_context():初始化SwsContext结构体。
这种复杂的方法可以配置一些sws_getContext()配置不了的参数。比如说设置图像的YUV像素的取值范围是JPEG标准(Y、U、V取值范围都是0-255)还是MPEG标准(Y取值范围是16-235,U、V的取值范围是16-240)。

通过av_pix_fmt_desc_get()可以获得指定像素格式的AVPixFmtDescriptor结构体。
通过AVPixFmtDescriptor结构体可以获得不同像素格式的一些信息。例如av_get_bits_per_pixel(),通过该函数可以获得指定像素格式每个像素占用的比特数(Bit Per Pixel)。

图像拉伸
SWS_BICUBIC性能比较好;SWS_FAST_BILINEAR在性能和速度之间有一个比好好的平衡。

源代码:

#include 

#define __STDC_CONSTANT_MACROS

#ifdef _WIN32
//Windows
extern "C"
{
#include "libswscale/swscale.h"
#include "libavutil/opt.h"
#include "libavutil/imgutils.h"
};
#else
//Linux...
#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif
#include 
#include 
#include 
#ifdef __cplusplus
};
#endif
#endif


int main(int argc, char* argv[])
{
    //Parameters    
    FILE *src_file =fopen("ws.yuv", "rb");
    const int src_w=1920,src_h=1080;
    AVPixelFormat src_pixfmt=AV_PIX_FMT_YUV420P;

    //该函数可以获得指定像素格式每个像素占用的比特数(Bit Per Pixel),av_pix_fmt_desc_get()可以获得指定像素格式的AVPixFmtDescriptor结构体。
    int src_bpp=av_get_bits_per_pixel(av_pix_fmt_desc_get(src_pixfmt));

    FILE *dst_file = fopen("ws.rgb", "wb");
    const int dst_w=1280,dst_h=720;
    AVPixelFormat dst_pixfmt=AV_PIX_FMT_RGB24;
    int dst_bpp=av_get_bits_per_pixel(av_pix_fmt_desc_get(dst_pixfmt));//av_pix_fmt_desc_get()可以获得指定像素格式的AVPixFmtDescriptor结构体。

    //Structures
    uint8_t *src_data[4];
    int src_linesize[4];

    uint8_t *dst_data[4];
    int dst_linesize[4];

    int rescale_method=SWS_BICUBIC;
    struct SwsContext *img_convert_ctx;
    uint8_t *temp_buffer=(uint8_t *)malloc(src_w*src_h*src_bpp/8);

    int frame_idx=0;
    int ret=0;
    ret= av_image_alloc(src_data, src_linesize,src_w, src_h, src_pixfmt, 1);//分配资源控件
    if (ret< 0) {
        printf( "Could not allocate source image\n");
        return -1;
    }
    ret = av_image_alloc(dst_data, dst_linesize,dst_w, dst_h, dst_pixfmt, 1);
    if (ret< 0) {
        printf( "Could not allocate destination image\n");
        return -1;
    }
    //----------------------------- 

    img_convert_ctx =sws_alloc_context();//为SwsContext结构体分配内存。
    //Show AVOption
    av_opt_show2(img_convert_ctx,stdout,AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM,0);
    //Set Value
    av_opt_set_int(img_convert_ctx,"sws_flags",SWS_BICUBIC|SWS_PRINT_INFO,0);
    av_opt_set_int(img_convert_ctx,"srcw",src_w,0);
    av_opt_set_int(img_convert_ctx,"srch",src_h,0);
    av_opt_set_int(img_convert_ctx,"src_format",src_pixfmt,0);
    //'0' for MPEG (Y:0-235);'1' for JPEG (Y:0-255)
    av_opt_set_int(img_convert_ctx,"src_range",1,0);
    av_opt_set_int(img_convert_ctx,"dstw",dst_w,0);
    av_opt_set_int(img_convert_ctx,"dsth",dst_h,0);
    av_opt_set_int(img_convert_ctx,"dst_format",dst_pixfmt,0);
    av_opt_set_int(img_convert_ctx,"dst_range",1,0);
    sws_init_context(img_convert_ctx,NULL,NULL);//对SwsContext中的各种变量进行赋值


    while(1)
    {
        if (fread(temp_buffer, 1, src_w*src_h*src_bpp/8, src_file) != src_w*src_h*src_bpp/8){
            break;
        }

        switch(src_pixfmt){
        case AV_PIX_FMT_GRAY8:{
            memcpy(src_data[0],temp_buffer,src_w*src_h);
            break;
                              }
        case AV_PIX_FMT_YUV420P:{
            memcpy(src_data[0],temp_buffer,src_w*src_h);                    //Y
            memcpy(src_data[1],temp_buffer+src_w*src_h,src_w*src_h/4);      //U
            memcpy(src_data[2],temp_buffer+src_w*src_h*5/4,src_w*src_h/4);  //V
            break;
                                }
        case AV_PIX_FMT_YUV422P:{
            memcpy(src_data[0],temp_buffer,src_w*src_h);                    //Y
            memcpy(src_data[1],temp_buffer+src_w*src_h,src_w*src_h/2);      //U
            memcpy(src_data[2],temp_buffer+src_w*src_h*3/2,src_w*src_h/2);  //V
            break;
                                }
        case AV_PIX_FMT_YUV444P:{
            memcpy(src_data[0],temp_buffer,src_w*src_h);                    //Y
            memcpy(src_data[1],temp_buffer+src_w*src_h,src_w*src_h);        //U
            memcpy(src_data[2],temp_buffer+src_w*src_h*2,src_w*src_h);      //V
            break;
                                }
        case AV_PIX_FMT_YUYV422:{
            memcpy(src_data[0],temp_buffer,src_w*src_h*2);                  //Packed
            break;
                                }
        case AV_PIX_FMT_RGB24:{
            memcpy(src_data[0],temp_buffer,src_w*src_h*3);                  //Packed
            break;
                                }
        default:{
            printf("Not Support Input Pixel Format.\n");
            break;
                              }
        }

        sws_scale(img_convert_ctx, src_data, src_linesize, 0, src_h, dst_data, dst_linesize);//转换像素
        printf("Finish process frame %5d\n",frame_idx);
        frame_idx++;

        switch(dst_pixfmt){
        case AV_PIX_FMT_GRAY8:{
            fwrite(dst_data[0],1,dst_w*dst_h,dst_file); 
            break;
                              }
        case AV_PIX_FMT_YUV420P:{
            fwrite(dst_data[0],1,dst_w*dst_h,dst_file);                 //Y
            fwrite(dst_data[1],1,dst_w*dst_h/4,dst_file);               //U
            fwrite(dst_data[2],1,dst_w*dst_h/4,dst_file);               //V
            break;
                                }
        case AV_PIX_FMT_YUV422P:{
            fwrite(dst_data[0],1,dst_w*dst_h,dst_file);                 //Y
            fwrite(dst_data[1],1,dst_w*dst_h/2,dst_file);               //U
            fwrite(dst_data[2],1,dst_w*dst_h/2,dst_file);               //V
            break;
                                }
        case AV_PIX_FMT_YUV444P:{
            fwrite(dst_data[0],1,dst_w*dst_h,dst_file);                 //Y
            fwrite(dst_data[1],1,dst_w*dst_h,dst_file);                 //U
            fwrite(dst_data[2],1,dst_w*dst_h,dst_file);                 //V
            break;
                                }
        case AV_PIX_FMT_YUYV422:{
            fwrite(dst_data[0],1,dst_w*dst_h*2,dst_file);               //Packed
            break;
                                }
        case AV_PIX_FMT_RGB24:{
            fwrite(dst_data[0],1,dst_w*dst_h*3,dst_file);               //Packed
            break;
                              }
        default:{
            printf("Not Support Output Pixel Format.\n");
            break;
                            }
        }
    }

    sws_freeContext(img_convert_ctx);

    free(temp_buffer);
    fclose(dst_file);
    av_freep(&src_data[0]);
    av_freep(&dst_data[0]);

    return 0;
}

2.使用libavfilter为视音频添加特效功能
关键函数如下所示:

avfilter_register_all():注册所有AVFilter。
avfilter_graph_alloc():为FilterGraph分配内存。
avfilter_graph_create_filter():创建并向FilterGraph中添加一个Filter。
avfilter_graph_parse_ptr():将一串通过字符串描述的Graph添加到FilterGraph中。
avfilter_graph_config():检查FilterGraph的配置。
av_buffersrc_add_frame():向FilterGraph中加入一个AVFrame。

av_buffersink_get_frame():从FilterGraph中取出一个AVFrame。

程序中提供了几种特效:

//const char *filter_descr = "lutyuv='u=128:v=128'";
    //const char *filter_descr = "boxblur";
    //const char *filter_descr = "hflip";
    //const char *filter_descr = "hue='h=60:s=-3'";
    //const char *filter_descr = "crop=2/3*in_w:2/3*in_h";
    //const char *filter_descr = "drawbox=x=100:y=100:w=100:h=100:[email protected]";
    const char *filter_descr = "drawtext=fontfile=arial.ttf:fontcolor=red:fontsize=50:text='Shuo.Wang'";

输入ws.yuv,输出ws_output.yuv

源代码如下:

#include 

#define __STDC_CONSTANT_MACROS

#ifdef _WIN32
#define snprintf _snprintf
//Windows
extern "C"
{
#include "libavfilter/avfiltergraph.h"
#include "libavfilter/buffersink.h"
#include "libavfilter/buffersrc.h"
#include "libavutil/avutil.h"
#include "libavutil/imgutils.h"
};
#else
//Linux...
#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#ifdef __cplusplus
};
#endif
#endif




int main(int argc, char* argv[])
{
    int ret;
    AVFrame *frame_in;
    AVFrame *frame_out;
    unsigned char *frame_buffer_in;
    unsigned char *frame_buffer_out;

    AVFilterContext *buffersink_ctx;
    AVFilterContext *buffersrc_ctx;
    AVFilterGraph *filter_graph;
    static int video_stream_index = -1;

    //Input YUV
    FILE *fp_in=fopen("ws.yuv","rb+");
    if(fp_in==NULL){
        printf("Error open input file.\n");
        return -1;
    }
    int in_width=1920;
    int in_height=1080;

    //Output YUV
    FILE *fp_out=fopen("ws_output.yuv","wb+");
    if(fp_out==NULL){
        printf("Error open output file.\n");
        return -1;
    }

    //const char *filter_descr = "lutyuv='u=128:v=128'";
    //const char *filter_descr = "boxblur";
    //const char *filter_descr = "hflip";
    //const char *filter_descr = "hue='h=60:s=-3'";
    //const char *filter_descr = "crop=2/3*in_w:2/3*in_h";
    //const char *filter_descr = "drawbox=x=100:y=100:w=100:h=100:[email protected]";
    const char *filter_descr = "drawtext=fontfile=arial.ttf:fontcolor=red:fontsize=50:text='Shuo.Wang'";

    avfilter_register_all();//注册所有AVFilter。

    char args[512];
    AVFilter *buffersrc  = avfilter_get_by_name("buffer");
    AVFilter *buffersink = avfilter_get_by_name("ffbuffersink");
    AVFilterInOut *outputs = avfilter_inout_alloc();
    AVFilterInOut *inputs  = avfilter_inout_alloc();
    enum PixelFormat pix_fmts[] = { PIX_FMT_YUV420P, PIX_FMT_NONE };
    AVBufferSinkParams *buffersink_params;

    filter_graph = avfilter_graph_alloc();//为FilterGraph分配内存。

    /* buffer video source: the decoded frames from the decoder will be inserted here. */
    snprintf(args, sizeof(args),
        "video_size=%dx%d:pix_fmt=%d:time_base=%d/%d:pixel_aspect=%d/%d",
        in_width,in_height,PIX_FMT_YUV420P,
        1, 25,1,1);

    //创建并向FilterGraph中添加一个Filter。
    ret = avfilter_graph_create_filter(&buffersrc_ctx, buffersrc, "in",
        args, NULL, filter_graph);
    if (ret < 0) {
        printf("Cannot create buffer source\n");
        return ret;
    }

    /* buffer video sink: to terminate the filter chain. */
    buffersink_params = av_buffersink_params_alloc();
    buffersink_params->pixel_fmts = pix_fmts;
    ret = avfilter_graph_create_filter(&buffersink_ctx, buffersink, "out",
        NULL, buffersink_params, filter_graph);
    av_free(buffersink_params);
    if (ret < 0) {
        printf("Cannot create buffer sink\n");
        return ret;
    }

    /* Endpoints for the filter graph. */
    outputs->name       = av_strdup("in");
    outputs->filter_ctx = buffersrc_ctx;
    outputs->pad_idx    = 0;
    outputs->next       = NULL;

    inputs->name       = av_strdup("out");
    inputs->filter_ctx = buffersink_ctx;
    inputs->pad_idx    = 0;
    inputs->next       = NULL;

    //将一串通过字符串描述的Graph添加到FilterGraph中。
    if ((ret = avfilter_graph_parse_ptr(filter_graph, filter_descr,
        &inputs, &outputs, NULL)) < 0)
        return ret;
    //检查FilterGraph的配置。
    if ((ret = avfilter_graph_config(filter_graph, NULL)) < 0)
        return ret;

    frame_in=av_frame_alloc();
    frame_buffer_in=(unsigned char *)av_malloc(av_image_get_buffer_size(PIX_FMT_YUV420P, in_width,in_height,1));
    av_image_fill_arrays(frame_in->data, frame_in->linesize,frame_buffer_in,
        PIX_FMT_YUV420P,in_width, in_height,1);

    frame_out=av_frame_alloc();
    frame_buffer_out=(unsigned char *)av_malloc(av_image_get_buffer_size(PIX_FMT_YUV420P, in_width,in_height,1));
    av_image_fill_arrays(frame_out->data, frame_out->linesize,frame_buffer_out,
        PIX_FMT_YUV420P,in_width, in_height,1);

    frame_in->width=in_width;
    frame_in->height=in_height;
    frame_in->format=PIX_FMT_YUV420P;

    while (1) {

        if(fread(frame_buffer_in, 1, in_width*in_height*3/2, fp_in)!= in_width*in_height*3/2){
            break;
        }
        //input Y,U,V
        frame_in->data[0]=frame_buffer_in;
        frame_in->data[1]=frame_buffer_in+in_width*in_height;
        frame_in->data[2]=frame_buffer_in+in_width*in_height*5/4;
        //向FilterGraph中加入一个AVFrame。
        if (av_buffersrc_add_frame(buffersrc_ctx, frame_in) < 0) {
            printf( "Error while add frame.\n");
            break;
        }

        /* pull filtered pictures from the filtergraph  从FilterGraph中取出一个AVFrame。*/
        ret = av_buffersink_get_frame(buffersink_ctx, frame_out);
        if (ret < 0)
            break;

        //output Y,U,V
        if(frame_out->format==PIX_FMT_YUV420P){
            for(int i=0;iheight;i++){
                fwrite(frame_out->data[0]+frame_out->linesize[0]*i,1,frame_out->width,fp_out);
            }
            for(int i=0;iheight/2;i++){
                fwrite(frame_out->data[1]+frame_out->linesize[1]*i,1,frame_out->width/2,fp_out);
            }
            for(int i=0;iheight/2;i++){
                fwrite(frame_out->data[2]+frame_out->linesize[2]*i,1,frame_out->width/2,fp_out);
            }
        }
        printf("Process 1 frame!\n");
    }

    fclose(fp_in);
    fclose(fp_out);

    av_frame_free(&frame_in);
    av_frame_free(&frame_out);
    avfilter_graph_free(&filter_graph);

    return 0;
}

转自:https://blog.csdn.net/King1425/article/details/71160339

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