十一、h.264编码

前言

测试环境：

• ffmpeg的4.3.2自行编译版本
• windows环境
• qt5.12

使用H.264编码对YUV视频进行压缩

ffmpeg -s 640x480 -pix_fmt yuv420p -i in.yuv -c:v libx264 out.h264
-c:v libx264是指定使用libx264作为编码器

完整代码：

H264EncodeThread.h

#ifndef H264ENCODETHREAD_H
#define H264ENCODETHREAD_H

#include 
#include 

extern "C" {
#include 
}

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

class H264EncodeThread : public QThread
{
    Q_OBJECT
public:
    explicit H264EncodeThread(QObject *parent = nullptr);
    ~H264EncodeThread();

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

signals:


    // QThread interface
protected:
    virtual void run() override;
};

#endif // H264ENCODETHREAD_H

H264EncodeThread.cpp

#include "h264encodethread.h"

extern "C" {
#include 
#include 
#include 
}

#include 
#include 

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

H264EncodeThread::H264EncodeThread(QObject *parent) : QThread(parent)
{
    // 当监听到线程结束时（finished），就调用deleteLater回收内存
    connect(this,&H264EncodeThread::finished,this,[=](){
        this->deleteLater();
        qDebug()<<"RecordPcmThread线程结束，线程指针被dlete";
    });
}

H264EncodeThread::~H264EncodeThread()
{
    // 断开所有的连接
    disconnect();
    //强制关闭窗口时，线程也能安全关闭
    requestInterruption();
    wait();
    qDebug()<<"RecordPcmThread析构函数";
}

// 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;
        qDebug()<<*p;
        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 H264EncodeThread::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");
    codec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);

    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;
    //手动设置gop的数量
    //ctx->gop_size=5;
    // 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";
}

void H264EncodeThread::run()
{
    VideoEncodeSpec in;
    in.filename = "E:/media/out-yuv420p.yuv";
    in.width = 640;
    in.height = 480;
    in.fps = 30;
    in.pixFmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;

    h264Encode(in, "E:/media/out-yuv420p.h264");
}

线程调用：

void MainWindow::on_pushButton_h264_encode_clicked()
{
    m_pH264EncodeThread=new H264EncodeThread(this);
    m_pH264EncodeThread->start();
}

注意：.h文件中提前声明了以下全局变量

	H264EncodeThread *m_pH264EncodeThread=nullptr;

注意：本文为个人记录，新手照搬可能会出现各种问题，请谨慎使用

码字不易，如果这篇博客对你有帮助，麻烦点赞收藏，非常感谢！有不对的地方