H264视频编码成MP4文件

http://www.360doc.com/content/13/1119/20/6828497_330592206.shtml

最近需要将H264视频编码成MP4格式。研究了一下，一种方法是采用ffmpeg库，可以先将H264文件解码，再编码生成MP4文件，但这种方式效率较低，10M的视频可能需要几秒钟才能完成。另一种方式根据MP4文件协议直接将H264包封装成MP4格式，由于是直接基于MP4的封装，因而效率很高。H264可以很方便的封装成FLV文件，但MP4格式格式相对比较复杂，封装起来会比较麻烦。由于没时间研究MP4协议，在Google Code上找到一个开源的MP4编解码库Mp4v2（https://code.google.com/p/mp4v2/），通过Mp4v2可以很方便的将H264编码成MP4格式文件。为了方便使用，基于该库封装了一个MP4Encoder类，MP4Encoder封装的接口如下。目前仅支持将H264文件或数据帧编码成MP4文件。

[cpp]  view plain copy

1. class MP4Encoder  
2. {  
3. public:  
4.     MP4Encoder(void);  
5.     ~MP4Encoder(void);  
6. public:  
7.     // open or creat a mp4 file.  
8.     MP4FileHandle CreateMP4File(const char *fileName,int width,int height,int timeScale = 90000,int frameRate = 25);  
9.     // wirte 264 metadata in mp4 file.  
10.     bool Write264Metadata(MP4FileHandle hMp4File,LPMP4ENC_Metadata lpMetadata);  
11.     // wirte 264 data, data can contain  multiple frame.  
12.     int WriteH264Data(MP4FileHandle hMp4File,const unsigned char* pData,int size);   
13.     // close mp4 file.  
14.     void CloseMP4File(MP4FileHandle hMp4File);  
15.     // convert H264 file to mp4 file.  
16.     // no need to call CreateMP4File and CloseMP4File,it will create/close mp4 file automaticly.  
17.     bool WriteH264File(const char* pFile264,const char* pFileMp4);  
18.     // Prase H264 metamata from H264 data frame  
19.     static bool PraseMetadata(const unsigned char* pData,int size,MP4ENC_Metadata &metadata);  
20. };   

客户端调用示例代码：

[cpp]  view plain copy

1. #include <stdio.h>  
2. #include "MP4Encoder\MP4Encoder.h"  
3.   
4. int main(int argc, char** argv)  
5. {  
6.     MP4Encoder mp4Encoder;  
7.     // convert H264 file to mp4 file  
8.     mp4Encoder.WriteH264File("test.264","test.mp4");  
9. }  

MP4Encoder完整的代码如下：

[cpp]  view plain copy

1. /********************************************************************  
2. filename:   MP4Encoder.h 
3. created:    2013-04-16 
4. author:     firehood  
5. purpose:    MP4编码器，基于开源库mp4v2实现（https://code.google.com/p/mp4v2/）。 
6. *********************************************************************/  
7. #pragma once  
8. #include "mp4v2\mp4v2.h"  
9.   
10. // NALU单元  
11. typedef struct _MP4ENC_NaluUnit  
12. {  
13.     int type;  
14.     int size;  
15.     unsigned char *data;  
16. }MP4ENC_NaluUnit;  
17.   
18. typedef struct _MP4ENC_Metadata  
19. {  
20.     // video, must be h264 type  
21.     unsigned int    nSpsLen;  
22.     unsigned char   Sps[1024];  
23.     unsigned int    nPpsLen;  
24.     unsigned char   Pps[1024];  
25.   
26. } MP4ENC_Metadata,*LPMP4ENC_Metadata;  
27.   
28. class MP4Encoder  
29. {  
30. public:  
31.     MP4Encoder(void);  
32.     ~MP4Encoder(void);  
33. public:  
34.     // open or creat a mp4 file.  
35.     MP4FileHandle CreateMP4File(const char *fileName,int width,int height,int timeScale = 90000,int frameRate = 25);  
36.     // wirte 264 metadata in mp4 file.  
37.     bool Write264Metadata(MP4FileHandle hMp4File,LPMP4ENC_Metadata lpMetadata);  
38.     // wirte 264 data, data can contain  multiple frame.  
39.     int WriteH264Data(MP4FileHandle hMp4File,const unsigned char* pData,int size);   
40.     // close mp4 file.  
41.     void CloseMP4File(MP4FileHandle hMp4File);  
42.     // convert H264 file to mp4 file.  
43.     // no need to call CreateMP4File and CloseMP4File,it will create/close mp4 file automaticly.  
44.     bool WriteH264File(const char* pFile264,const char* pFileMp4);  
45.     // Prase H264 metamata from H264 data frame  
46.     static bool PraseMetadata(const unsigned char* pData,int size,MP4ENC_Metadata &metadata);  
47. private:  
48.     // read one nalu from H264 data buffer  
49.     static int ReadOneNaluFromBuf(const unsigned char *buffer,unsigned int nBufferSize,unsigned int offSet,MP4ENC_NaluUnit &nalu);  
50. private:  
51.     int m_nWidth;  
52.     int m_nHeight;  
53.     int m_nFrameRate;  
54.     int m_nTimeScale;  
55.     MP4TrackId m_videoId;  
56. };   

MP4Encoder.cpp

[cpp]  view plain copy

1. /********************************************************************  
2. filename:   MP4Encoder.cpp 
3. created:    2013-04-16 
4. author:     firehood  
5. purpose:    MP4编码器，基于开源库mp4v2实现（https://code.google.com/p/mp4v2/）。 
6. *********************************************************************/  
7. #include "MP4Encoder.h"  
8. #include <string.h>  
9.   
10. #define BUFFER_SIZE  (1024*1024)  
11.   
12. MP4Encoder::MP4Encoder(void):  
13. m_videoId(NULL),  
14. m_nWidth(0),  
15. m_nHeight(0),  
16. m_nTimeScale(0),  
17. m_nFrameRate(0)  
18. {  
19. }  
20.   
21. MP4Encoder::~MP4Encoder(void)  
22. {  
23. }  
24.   
25. MP4FileHandle MP4Encoder::CreateMP4File(const char *pFileName,int width,int height,int timeScale/* = 90000*/,int frameRate/* = 25*/)  
26. {  
27.     if(pFileName == NULL)  
28.     {  
29.         return false;  
30.     }  
31.     // create mp4 file  
32.     MP4FileHandle hMp4file = MP4Create(pFileName);  
33.     if (hMp4file == MP4_INVALID_FILE_HANDLE)  
34.     {  
35.         printf("ERROR:Open file fialed.\n");  
36.         return false;  
37.     }  
38.     m_nWidth = width;  
39.     m_nHeight = height;  
40.     m_nTimeScale = 90000;  
41.     m_nFrameRate = 25;  
42.     MP4SetTimeScale(hMp4file, m_nTimeScale);  
43.     return hMp4file;  
44. }  
45.   
46. bool MP4Encoder::Write264Metadata(MP4FileHandle hMp4File,LPMP4ENC_Metadata lpMetadata)  
47. {  
48.     m_videoId = MP4AddH264VideoTrack  
49.         (hMp4File,   
50.         m_nTimeScale,   
51.         m_nTimeScale / m_nFrameRate,   
52.         m_nWidth, // width  
53.         m_nHeight,// height  
54.         lpMetadata->Sps[1], // sps[1] AVCProfileIndication  
55.         lpMetadata->Sps[2], // sps[2] profile_compat  
56.         lpMetadata->Sps[3], // sps[3] AVCLevelIndication  
57.         3);           // 4 bytes length before each NAL unit  
58.     if (m_videoId == MP4_INVALID_TRACK_ID)  
59.     {  
60.         printf("add video track failed.\n");  
61.         return false;  
62.     }  
63.     MP4SetVideoProfileLevel(hMp4File, 0x01); //  Simple Profile @ Level 3  
64.   
65.     // write sps  
66.     MP4AddH264SequenceParameterSet(hMp4File,m_videoId,lpMetadata->Sps,lpMetadata->nSpsLen);  
67.   
68.     // write pps  
69.     MP4AddH264PictureParameterSet(hMp4File,m_videoId,lpMetadata->Pps,lpMetadata->nPpsLen);  
70.   
71.     return true;  
72. }  
73.   
74. int MP4Encoder::WriteH264Data(MP4FileHandle hMp4File,const unsigned char* pData,int size)  
75. {  
76.     if(hMp4File == NULL)  
77.     {  
78.         return -1;  
79.     }  
80.     if(pData == NULL)  
81.     {  
82.         return -1;  
83.     }  
84.     MP4ENC_NaluUnit nalu;  
85.     int pos = 0, len = 0;  
86.     while (len = ReadOneNaluFromBuf(pData,size,pos,nalu))  
87.     {  
88.         if(nalu.type == 0x07) // sps  
89.         {  
90.             // 添加h264 track      
91.             m_videoId = MP4AddH264VideoTrack  
92.                 (hMp4File,   
93.                 m_nTimeScale,   
94.                 m_nTimeScale / m_nFrameRate,   
95.                 m_nWidth,     // width  
96.                 m_nHeight,    // height  
97.                 nalu.data[1], // sps[1] AVCProfileIndication  
98.                 nalu.data[2], // sps[2] profile_compat  
99.                 nalu.data[3], // sps[3] AVCLevelIndication  
100.                 3);           // 4 bytes length before each NAL unit  
101.             if (m_videoId == MP4_INVALID_TRACK_ID)  
102.             {  
103.                 printf("add video track failed.\n");  
104.                 return 0;  
105.             }  
106.             MP4SetVideoProfileLevel(hMp4File, 1); //  Simple Profile @ Level 3  
107.   
108.             MP4AddH264SequenceParameterSet(hMp4File,m_videoId,nalu.data,nalu.size);  
109.         }  
110.         else if(nalu.type == 0x08) // pps  
111.         {  
112.             MP4AddH264PictureParameterSet(hMp4File,m_videoId,nalu.data,nalu.size);  
113.         }  
114.         else  
115.         {  
116.             int datalen = nalu.size+4;  
117.             unsigned char *data = new unsigned char[datalen];  
118.             // MP4 Nalu前四个字节表示Nalu长度  
119.             data[0] = nalu.size>>24;  
120.             data[1] = nalu.size>>16;  
121.             data[2] = nalu.size>>8;  
122.             data[3] = nalu.size&0xff;  
123.             memcpy(data+4,nalu.data,nalu.size);  
124.             if(!MP4WriteSample(hMp4File, m_videoId, data, datalen,MP4_INVALID_DURATION, 0, 1))  
125.             {  
126.                 return 0;  
127.             }  
128.             delete[] data;  
129.         }  
130.           
131.         pos += len;  
132.     }  
133.     return pos;  
134. }  
135.   
136. int MP4Encoder::ReadOneNaluFromBuf(const unsigned char *buffer,unsigned int nBufferSize,unsigned int offSet,MP4ENC_NaluUnit &nalu)  
137. {  
138.     int i = offSet;  
139.     while(i<nBufferSize)  
140.     {  
141.         if(buffer[i++] == 0x00 &&  
142.             buffer[i++] == 0x00 &&  
143.             buffer[i++] == 0x00 &&  
144.             buffer[i++] == 0x01  
145.             )  
146.         {  
147.             int pos = i;  
148.             while (pos<nBufferSize)  
149.             {  
150.                 if(buffer[pos++] == 0x00 &&  
151.                     buffer[pos++] == 0x00 &&  
152.                     buffer[pos++] == 0x00 &&  
153.                     buffer[pos++] == 0x01  
154.                     )  
155.                 {  
156.                     break;  
157.                 }  
158.             }  
159.             if(pos == nBufferSize)  
160.             {  
161.                 nalu.size = pos-i;    
162.             }  
163.             else  
164.             {  
165.                 nalu.size = (pos-4)-i;  
166.             }  
167.   
168.             nalu.type = buffer[i]&0x1f;  
169.             nalu.data =(unsigned char*)&buffer[i];  
170.             return (nalu.size+i-offSet);  
171.         }  
172.     }  
173.     return 0;  
174. }  
175.   
176. void MP4Encoder::CloseMP4File(MP4FileHandle hMp4File)  
177. {  
178.     if(hMp4File)  
179.     {  
180.         MP4Close(hMp4File);  
181.         hMp4File = NULL;  
182.     }  
183. }  
184.   
185. bool MP4Encoder::WriteH264File(const char* pFile264,const char* pFileMp4)  
186. {  
187.     if(pFile264 == NULL || pFileMp4 == NULL)  
188.     {  
189.         return false;  
190.     }  
191.   
192.     MP4FileHandle hMp4File = CreateMP4File(pFileMp4,352,288);  
193.   
194.     if(hMp4File == NULL)  
195.     {  
196.         printf("ERROR:Create file failed!");  
197.         return false;  
198.     }  
199.   
200.     FILE *fp = fopen(pFile264, "rb");    
201.     if(!fp)    
202.     {    
203.         printf("ERROR:open file failed!");  
204.         return false;  
205.     }    
206.     fseek(fp, 0, SEEK_SET);  
207.   
208.     unsigned char *buffer  = new unsigned char[BUFFER_SIZE];  
209.     int pos = 0;  
210.     while(1)  
211.     {  
212.         int readlen = fread(buffer+pos, sizeof(unsigned char), BUFFER_SIZE-pos, fp);  
213.   
214.   
215.         if(readlen<=0)  
216.         {  
217.             break;  
218.         }  
219.   
220.         readlen += pos;  
221.   
222.         int writelen = 0;  
223.         for(int i = readlen-1; i>=0; i--)  
224.         {  
225.                 if(buffer[i--] == 0x01 &&  
226.                     buffer[i--] == 0x00 &&  
227.                     buffer[i--] == 0x00 &&  
228.                     buffer[i--] == 0x00  
229.                     )  
230.                 {  
231.                     writelen = i+5;  
232.                     break;  
233.                 }  
234.         }  
235.           
236.         writelen = WriteH264Data(hMp4File,buffer,writelen);  
237.         if(writelen<=0)  
238.         {  
239.             break;  
240.         }  
241.         memcpy(buffer,buffer+writelen,readlen-writelen+1);  
242.         pos = readlen-writelen+1;  
243.     }  
244.     fclose(fp);  
245.   
246.     delete[] buffer;  
247.     CloseMP4File(hMp4File);  
248.   
249.     return true;  
250. }  
251.   
252. bool MP4Encoder:: PraseMetadata(const unsigned char* pData,int size,MP4ENC_Metadata &metadata)  
253. {  
254.     if(pData == NULL || size<4)  
255.     {  
256.         return false;  
257.     }  
258.     MP4ENC_NaluUnit nalu;  
259.     int pos = 0;  
260.     bool bRet1 = false,bRet2 = false;  
261.     while (int len = ReadOneNaluFromBuf(pData,size,pos,nalu))  
262.     {  
263.         if(nalu.type == 0x07)  
264.         {  
265.             memcpy(metadata.Sps,nalu.data,nalu.size);  
266.             metadata.nSpsLen = nalu.size;  
267.             bRet1 = true;  
268.         }  
269.         else if((nalu.type == 0x08))  
270.         {  
271.             memcpy(metadata.Pps,nalu.data,nalu.size);  
272.             metadata.nPpsLen = nalu.size;  
273.             bRet2 = true;  
274.         }  
275.         pos += len;  
276.     }  
277.     if(bRet1 && bRet2)  
278.     {  
279.         return true;  
280.     }  
281.     return false;  
282. }