关于windows下ffmpeg视频(libx264,h264_qsv,h264_cuvid,h264_amf)编码参数纪要

一般来说，windows下的比较常用的编码为h264和h265(也叫hevc)，用cpu编码的字符串为libx264和libx265，但是cpu编码特别消耗cpu而且帧率不高，特别是libx265，CPU编码帧率很低的。这是我们就需要用GPU进行编码，h264对应的3种常用的GPU编码字符串为h264_qsv，h264_cuvid,h264_amf；h265对应的3种常用的GPU编码字符串为hevc_qsv，hevc_cuvid,hevc_amf，分别对应于intel，英伟达和AMD的显卡。

要用到硬件GPU编码，常用步骤一般为：

1、检测GPU编码能力

2、设置参数，并打开编码器

3、编码encode

下面是具体代码：

1、检测GPU编码能力：

bool CFFFindEncoder::Find(char* szName)
{
    AVCodecContext *c= NULL;
    AVPacket *pkt;
    AVCodec *codec=avcodec_find_encoder_by_name(szName);
    if(codec==0)
        return false;

    c = avcodec_alloc_context3(codec);
    if (!c) 
    {
        return false;
    }
    //MessageBox(0,L"3",0,0);
    pkt = av_packet_alloc();
    if (!pkt)
    {
        return false;
    }
    c->bit_rate = 8000000;
    c->width = 1920;
    c->height = 1080;
    c->time_base.num=1;
    c->time_base.den=25;
    c->framerate.num=25;
    c->framerate.den=1;
    
    c->gop_size = 10;
    c->max_b_frames = 0;

    const enum AVPixelFormat *pix_fmt;
    for (pix_fmt = codec->pix_fmts; *pix_fmt != -1; pix_fmt++) 
    {
        char format[200]={};
        sprintf(format,"%s\n",av_get_pix_fmt_name(*pix_fmt));
    }
    c->pix_fmt = codec->pix_fmts[0];//AV_PIX_FMT_YUV420P;

    int ret = avcodec_open2(c, codec, NULL);
    if (ret < 0) {
        return false;
    }

    avcodec_free_context(&c);
    av_packet_free(&pkt);
    return true;
}

如上面的代码所示，这段代码可以万无一失的检测是否有相应的编码能力。我们设置了基本的参数，如分辨率，码率，帧率，GOP等，c->pix_fmt = codec->pix_fmts[0];是设置的默认的编码器支持的颜色空间fmt，  

 const enum AVPixelFormat *pix_fmt;
    for (pix_fmt = codec->pix_fmts; *pix_fmt != -1; pix_fmt++) 
    {
        char format[200]={};
        sprintf(format,"%s\n",av_get_pix_fmt_name(*pix_fmt));
    }

这段代码则是枚举支持的所有fmt。一般libx264(libx265)支持的fmt最多，从多到少一般为x264>cuvid>qsv>=amf。

2、设置参数，并打开编码器：

重点讲讲2类参数：

1是设置CBR和CQP（CRF）：通俗讲即码率模式和质量模式。

当然除了CBR还有VBR,ABR等。只是个人觉得这2种方式基本上就够了，码率模式适合网络传输，质量默认适合录像存储。

2是设置编码缓存数，网络传输时需要讲这个缓存设置为0，不然编码会有延迟，一般为1~8帧。对于高实时性的直播来说，这是不可接受的。

编码传输设置列表：

	编码缓存数（低延迟设置）	码率模式	质量模式
libx264,libx265	av_dict_set(&options, "tune", "zerolatency", 0);	pCodecCtx->bit_rate = m_nBPS;             pCodecCtx->rc_min_rate =m_nBPS;             pCodecCtx->rc_max_rate = m_nBPS;               pCodecCtx->bit_rate_tolerance = m_nBPS;             pCodecCtx->rc_buffer_size=m_nBPS;             pCodecCtx->rc_initial_buffer_occupancy = pCodecCtx->rc_buffer_size*3/4;	av_opt_set_int(pCodecCtx->priv_data, "crf", m_quality, 0);
h264_qsv,hevc_qsv	av_opt_set(pCodecCtx->priv_data,"async_depth","1",0);	同上	pCodecCtx->flags=AV_CODEC_FLAG_QSCALE;             pCodecCtx->global_quality=m_quality*FF_QP2LAMBDA;
h264_cuvid,hevc_cuvid	av_opt_set(pCodecCtx->priv_data,"delay","0",0);	同上	pCodecCtx->flags=AV_CODEC_FLAG_QSCALE;             pCodecCtx->global_quality=m_quality;
h264_amf,hevc_amf	无（缓存1帧）	同上	av_opt_set_int(pCodecCtx->priv_data,"qp_i",m_quality,0);             av_opt_set_int(pCodecCtx->priv_data,"qp_p",m_quality,0);             av_opt_set_int(pCodecCtx->priv_data,"qp_b",m_quality,0);

需要说明的是：pCodecCtx的定义和获取：

AVCodecContext *pCodecCtx= NULL;     AVCodec *codec=avcodec_find_encoder_by_name(szName); pCodecCtx = avcodec_alloc_context3(codec);

编码缓存数（低延迟设置）：

对于低延迟的应用，编码缓存数是必不可少的。libx264,libx265的低延迟这个代码是随处可见的，av_dict_set(&options, "tune", "zerolatency", 0);但是其他基于GPU编码的低延迟设置，在网络居然找不到相关资料，没办法，只能自己看ffmpeg源码了，在此归纳总结下，希望能帮助到同样迷茫的你。

h264_qsv,hevc_qsv：av_opt_set(pCodecCtx->priv_data,"async_depth","1",0);

h264_cuvid,hevc_cuvid：av_opt_set(pCodecCtx->priv_data,"delay","0",0);

h264_amf,hevc_amf没找到相应设置，如果你找到了可以分享下。但是不太影响，因为只缓存了一帧。

CBR的设置：如果只设置了pCodecCtx->bit_rate = m_nBPS;这句设置了码率（个人理解是ABR平均码率），但是控制不了码率的上下波动。所以需要一起设置rc_min_rate和rc_max_rate。

QP和CRF的设置：

为什么libx264没有设置CQP而是设置的CRF,这个我也一知半解，按照推荐的来吧，知道原因的留言分享下。（引用：和CQP那种直接限定帧级QP的方式相比，CRF模式多了对每帧画面运动复杂度的考量，从而可以自适应的调节每帧QP的大小。所以比起CQP码控，CRF可以在实际产品中使用。）

m_quality的取值范围均为0~51，0为最好。

h264_qsv,hevc_qsv的m_quality为什么要乘以FF_QP2LAMBDA,这个就需要看ffmpeg的源码了。

h264_cuvid,hevc_cuvid没什么可以说的。

h264_amf,hevc_amf为什么是这3个，其实也是看的ffmpeg源码，如果设置了这3个，那么就是CQP模式。

以上内容都是平时日常经验总结，如有不妥，请轻点喷！

2023.9.24   

于成都