最简单的基于FFMPEG的视频编码器（YUV编码为H.264）

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最简单的基于FFmpeg的视频编码器文章列表：

最简单的基于FFmpeg的视频编码器-更新版（YUV编码为HEVC(H.265)）

最简单的基于FFmpeg的编码器-纯净版（不包含libavformat）

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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，但是每一行代码都很重要，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。目前我虽然已经调通了程序，但是还是有些地方没有完全搞明白，需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。所有的配置都已经做好，只需要运行就可以了。

流程

下面附一张使用FFmpeg编码视频的流程图。使用该流程，不仅可以编码H.264的视频，而且可以编码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。

简单介绍一下流程中各个函数的意义：

av_register_all()：注册FFmpeg所有编解码器。

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，不需要此函数。比如说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成后调用此函数。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，不需要此函数。比如说MPEG2TS）。

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。
* 通过学习本例子可以了解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 <stdio.h>
#define __STDC_CONSTANT_MACROS
#ifdef _WIN32
//Windows
extern "C"
{
#include "libavutil/opt.h"
#include "libavcodec/avcodec.h"
#include "libavformat/avformat.h"
};
#else
//Linux...
#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif
#include <libavutil/opt.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#ifdef __cplusplus
};
#endif
#endif
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) {
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("Flush Encoder: Succeed to encode 1 frame!\tsize:%5d\n",enc_pkt.size);
/* mux encoded frame */
ret = av_write_frame(fmt_ctx, &enc_pkt);
if (ret < 0)
break;
}
return ret;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
AVFormatContext* pFormatCtx;
AVOutputFormat* fmt;
AVStream* video_st;
AVCodecContext* pCodecCtx;
AVCodec* pCodec;
AVPacket pkt;
uint8_t* picture_buf;
AVFrame* pFrame;
int picture_size;
int y_size;
int framecnt=0;
//FILE *in_file = fopen("src01_480x272.yuv", "rb"); //Input raw YUV data
FILE *in_file = fopen("../ds_480x272.yuv", "rb"); //Input raw YUV data
int in_w=480,in_h=272; //Input data's width and height
int framenum=100; //Frames to encode
//const char* out_file = "src01.h264"; //Output Filepath
//const char* out_file = "src01.ts";
//const char* out_file = "src01.hevc";
const char* out_file = "ds.h264";
av_register_all();
//Method1.
pFormatCtx = avformat_alloc_context();
//Guess Format
fmt = av_guess_format(NULL, out_file, NULL);
pFormatCtx->oformat = fmt;
//Method 2.
//avformat_alloc_output_context2(&pFormatCtx, NULL, NULL, out_file);
//fmt = pFormatCtx->oformat;
//Open output URL
if (avio_open(&pFormatCtx->pb,out_file, AVIO_FLAG_READ_WRITE) < 0){
printf("Failed to open output file! \n");
return -1;
}
video_st = avformat_new_stream(pFormatCtx, 0);
//video_st->time_base.num = 1;
//video_st->time_base.den = 25;
if (video_st==NULL){
return -1;
}
//Param that must set
pCodecCtx = video_st->codec;
//pCodecCtx->codec_id =AV_CODEC_ID_HEVC;
pCodecCtx->codec_id = fmt->video_codec;
pCodecCtx->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
pCodecCtx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
pCodecCtx->width = in_w;
pCodecCtx->height = in_h;
pCodecCtx->bit_rate = 400000;
pCodecCtx->gop_size=250;
pCodecCtx->time_base.num = 1;
pCodecCtx->time_base.den = 25;
//H264
//pCodecCtx->me_range = 16;
//pCodecCtx->max_qdiff = 4;
//pCodecCtx->qcompress = 0.6;
pCodecCtx->qmin = 10;
pCodecCtx->qmax = 51;
//Optional Param
pCodecCtx->max_b_frames=3;
// Set Option
AVDictionary *param = 0;
//H.264
if(pCodecCtx->codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
av_dict_set(¶m, "preset", "slow", 0);
av_dict_set(¶m, "tune", "zerolatency", 0);
//av_dict_set(¶m, "profile", "main", 0);
}
//H.265
if(pCodecCtx->codec_id == AV_CODEC_ID_H265){
av_dict_set(¶m, "preset", "ultrafast", 0);
av_dict_set(¶m, "tune", "zero-latency", 0);
}
//Show some Information
av_dump_format(pFormatCtx, 0, out_file, 1);
pCodec = avcodec_find_encoder(pCodecCtx->codec_id);
if (!pCodec){
printf("Can not find encoder! \n");
return -1;
}
if (avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec,¶m) < 0){
printf("Failed to open encoder! \n");
return -1;
}
pFrame = av_frame_alloc();
picture_size = avpicture_get_size(pCodecCtx->pix_fmt, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);
picture_buf = (uint8_t *)av_malloc(picture_size);
avpicture_fill((AVPicture *)pFrame, picture_buf, pCodecCtx->pix_fmt, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height);
//Write File Header
avformat_write_header(pFormatCtx,NULL);
av_new_packet(&pkt,picture_size);
y_size = pCodecCtx->width * pCodecCtx->height;
for (int i=0; i<framenum; i++){
//Read raw YUV data
if (fread(picture_buf, 1, y_size*3/2, in_file) <= 0){
printf("Failed to read raw data! \n");
return -1;
}else if(feof(in_file)){
break;
}
pFrame->data[0] = picture_buf; // Y
pFrame->data[1] = picture_buf+ y_size; // U
pFrame->data[2] = picture_buf+ y_size*5/4; // V
//PTS
//pFrame->pts=i;
pFrame->pts=i*(video_st->time_base.den)/((video_st->time_base.num)*25);
int got_picture=0;
//Encode
int ret = avcodec_encode_video2(pCodecCtx, &pkt,pFrame, &got_picture);
if(ret < 0){
printf("Failed to encode! \n");
return -1;
}
if (got_picture==1){
printf("Succeed to encode frame: %5d\tsize:%5d\n",framecnt,pkt.size);
framecnt++;
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;
}
//Write file trailer
av_write_trailer(pFormatCtx);
//Clean
if (video_st){
avcodec_close(video_st->codec);
av_free(pFrame);
av_free(picture_buf);
}
avio_close(pFormatCtx->pb);
avformat_free_context(pFormatCtx);
fclose(in_file);
return 0;
}

结果

软件运行截图（受限于文件体积，原始YUV帧数很少）：

编码前的YUV序列：

编码后的H.264码流：

下载

Simplest FFmpeg Video Encoder

项目主页

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

Github：https://github.com/leixiaohua1020/simplest_ffmpeg_video_encoder

开源中国：http://git.oschina.net/leixiaohua1020/simplest_ffmpeg_video_encoder

下载地址：

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

【修正】之前发现编码后的H.264码流与YUV输入的帧数不同。经过观察对比其他程序后发现需要调用flush_encoder()将编码器中剩余的视频帧输出。已经将该问题修正。

CSDN下载地址（修正后）：

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

PUDN下载地址（修正后）：

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

SourceForge上已经更新。

更新-1.1 (2015.1.03)=========================================

增加了《最简单的基于FFmpeg的编码器-纯净版（不包含libavformat）》中的simplest_ffmpeg_video_encoder_pure工程。

CSDN下载地址： http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8322003

更新-1.2 (2015.2.13)=========================================

这次考虑到了跨平台的要求，调整了源代码。经过这次调整之后，源代码可以在以下平台编译通过：

VC++：打开sln文件即可编译，无需配置。

cl.exe：打开compile_cl.bat即可命令行下使用cl.exe进行编译，注意可能需要按照VC的安装路径调整脚本里面的参数。编译命令如下。

::VS2010 Environment
call "D:\Program Files\Microsoft Visual Studio 10.0\VC\vcvarsall.bat"
::include
@set INCLUDE=include;%INCLUDE%
::lib
@set LIB=lib;%LIB%
::compile and link
cl simplest_ffmpeg_video_encoder.cpp /link avcodec.lib avformat.lib avutil.lib ^
avdevice.lib avfilter.lib postproc.lib swresample.lib swscale.lib /OPT:NOREF

MinGW：MinGW命令行下运行compile_mingw.sh即可使用MinGW的g++进行编译。编译命令如下。

g++ simplest_ffmpeg_video_encoder.cpp -g -o simplest_ffmpeg_video_encoder.exe \
-I /usr/local/include -L /usr/local/lib \
-lavformat -lavcodec -lavutil

GCC：Linux或者MacOS命令行下运行compile_gcc.sh即可使用GCC进行编译。编译命令如下。

gcc simplest_ffmpeg_video_encoder.cpp -g -o simplest_ffmpeg_video_encoder.out \
-I /usr/local/include -L /usr/local/lib -lavformat -lavcodec -lavutil

PS：相关的编译命令已经保存到了工程文件夹中

CSDN下载地址：http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8444967

SourceForge上已经更新。

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