Encoder编码器

Encoder编码器

#include <libavutil/log.h>
#include <libavutil/opt.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>static int encode(AVCodecContext *ctx, AVFrame *frame, AVPacket *pkt, FILE *out){int ret = -1;ret = avcodec_send_frame(ctx, frame);if(ret < 0) {av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Failed to send frame to encoder!\n");goto _END;}while( ret >= 0){ret = avcodec_receive_packet(ctx, pkt);if(ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF){return 0;} else if( ret < 0) {return -1; //退出tkyc}fwrite(pkt->data, 1, pkt->size, out);av_packet_unref(pkt);}
_END:return 0;
}int main(int argc, char* argv[]){int ret = -1;FILE *f = NULL;char *dst = NULL;char *codecName = NULL;const AVCodec *codec = NULL;AVCodecContext *ctx = NULL;AVFrame *frame = NULL;AVPacket *pkt = NULL;av_log_set_level(AV_LOG_DEBUG);//1. 输入参数if(argc < 3){av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "arguments must be more than 3\n");goto _ERROR;}dst = argv[1];codecName = argv[2];//2. 查找编码器codec = avcodec_find_encoder_by_name(codecName);if(!codec){av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "don't find Codec: %s", codecName);goto _ERROR;}//3. 创建编码器上下文ctx = avcodec_alloc_context3(codec);if(!ctx){av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "NO MEMRORY\n");goto _ERROR;}//4. 设置编码器参数ctx->width = 640;ctx->height = 480;ctx->bit_rate = 500000;ctx->time_base = (AVRational){1, 25};ctx->framerate = (AVRational){25, 1};ctx->gop_size = 10;ctx->max_b_frames = 1;ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;if(codec->id == AV_CODEC_ID_H264){av_opt_set(ctx->priv_data, "preset", "slow", 0);}//5. 编码器与编码器上下文绑定到一起ret = avcodec_open2(ctx, codec , NULL);if(ret < 0) {av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Don't open codec: %s \n", av_err2str(ret));goto _ERROR;}//6. 创建输出文件f = fopen(dst, "wb");if(!f){av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Don't open file:%s", dst);goto _ERROR;}//7. 创建AVFrameframe = av_frame_alloc();if(!frame){av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "NO MEMORY!\n");goto _ERROR;}frame->width = ctx->width;frame->height = ctx->height;frame->format = ctx->pix_fmt; ret = av_frame_get_buffer(frame, 0);if(ret < 0) {av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate the video frame \n");goto _ERROR;}//8. 创建AVPacketpkt = av_packet_alloc();if(!pkt){av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "NO MEMORY!\n");goto _ERROR;}//9. 生成视频内容for(int i=0; i<25; i++){ret = av_frame_make_writable(frame);if(ret < 0) {break;}//Y分量for(int y = 0; y < ctx->height; y++){for(int x=0; x < ctx->width; x++){frame->data[0][y*frame->linesize[0]+x] = x + y + i * 3;}}//UV分量for(int y=0; y< ctx->height/2; y++){for(int x=0; x < ctx->width/2; x++){frame->data[1][y * frame->linesize[1] + x ] = 128 + y + i * 2;frame->data[2][y * frame->linesize[2] + x ] = 64 + x + i * 5;}}frame->pts = i;//10. 编码ret = encode(ctx, frame, pkt, f);if(ret == -1){goto _ERROR;}}//10. 编码encode(ctx, NULL, pkt, f);
_ERROR://ctxif(ctx){avcodec_free_context(&ctx);}//avframeif(frame){av_frame_free(&frame);}//avpacketif(pkt){av_packet_free(&pkt);}//dstif(f){fclose(f);}return 0;
}

我们来逐行分析这段新的 C 代码。这段代码的功能是创建一个视频编码器，生成一些简单的 YUV 视频帧，将这些帧编码成指定的格式（例如 H.264），并将编码后的原始码流写入一个文件。

encode 函数分析

这个辅助函数负责将一帧 AVFrame 发送给编码器，并接收所有可能产生的 AVPacket，然后将这些包写入文件。

static int encode(AVCodecContext *ctx, AVFrame *frame, AVPacket *pkt, FILE *out){// 定义一个静态函数 encode。// - AVCodecContext *ctx: 编码器上下文。// - AVFrame *frame: 要编码的帧。如果为 NULL，表示要刷新编码器。// - AVPacket *pkt: 用于接收编码后的数据包。// - FILE *out: 输出文件指针。// - 返回值: 成功时返回 0，失败时返回 -1。int ret = -1;                          // 声明整型变量 ret 并初始化为 -1，用于存储函数返回值。ret = avcodec_send_frame(ctx, frame);  // 将 AVFrame 发送给编码器。if(ret < 0) {                          // 检查发送是否成功。av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Failed to send frame to encoder!\n"); // 失败则记录错误。goto _END;                          // 跳转到 _END 标签。}while( ret >= 0){                       // 进入循环，尝试从编码器接收编码后的 AVPacket。ret = avcodec_receive_packet(ctx, pkt); // 尝试接收一个包。if(ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF){// 如果返回 EAGAIN (表示编码器需要更多输入帧才能输出一个包) // 或者 AVERROR_EOF (表示编码器已刷新完毕，没有更多包了)。return 0;                          // 这两种情况都算正常，直接返回 0 (成功)。} else if( ret < 0) {                 // 如果发生其他错误。// **** 注意：这里的中文注释 "退出tkyc" 可能是拼写错误或内部术语 ****return -1;                       // 返回 -1 表示发生错误。}fwrite(pkt->data, 1, pkt->size, out); // 将接收到的包的数据 (pkt->data) 写入输出文件。av_packet_unref(pkt);                // 释放对该包的引用，以便下次可以重用 pkt。}
_END:return 0;                              // 正常或出错（send_frame 失败）时返回 0 (这里的设计可能有点不一致，但_END 意味着返回 0)。
}

main 函数分析

这是程序的主体，负责设置编码器、生成视频帧并调用 encode 函数。

int main(int argc, char* argv[]){int ret = -1;                          // 声明整型变量 ret 并初始化为 -1。FILE *f = NULL;                        // 输出文件指针。char *dst = NULL;                      // 输出文件名字符串指针。char *codecName = NULL;                // 编码器名称字符串指针。const AVCodec *codec = NULL;           // 指向找到的编码器。AVCodecContext *ctx = NULL;            // 编码器上下文。AVFrame *frame = NULL;                 // 用于存储待编码的原始视频帧。AVPacket *pkt = NULL;                  // 用于存储编码后的数据包。av_log_set_level(AV_LOG_DEBUG);        // 设置 FFmpeg 的日志级别为 DEBUG，以便看到更多信息。// 1. 输入参数if(argc < 3){                          // 检查命令行参数数量是否足够。av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "arguments must be more than 3\n"); // 不够则打印错误。goto _ERROR;                         // 跳转到 _ERROR 进行清理。}dst = argv[1];                         // 获取输出文件名。codecName = argv[2];                   // 获取编码器名称 (例如 "libx264")。// 2. 查找编码器codec = avcodec_find_encoder_by_name(codecName); // 根据名称查找编码器。if(!codec){                              // 检查是否找到。av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "don't find Codec: %s", codecName); // 未找到则打印错误。goto _ERROR;}// 3. 创建编码器上下文ctx = avcodec_alloc_context3(codec);     // 为找到的编码器分配上下文。if(!ctx){                                // 检查分配是否成功。av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "NO MEMRORY\n");goto _ERROR;}// 4. 设置编码器参数ctx->width = 640;                      // 设置视频宽度为 640。ctx->height = 480;                     // 设置视频高度为 480。ctx->bit_rate = 500000;                // 设置目标比特率 (码率) 为 500 kbps。ctx->time_base = (AVRational){1, 25};  // 设置时间基准为 1/25 (表示 PTS 的单位是 1/25 秒)。ctx->framerate = (AVRational){25, 1};  // 设置帧率为 25/1 (25 fps)。ctx->gop_size = 10;                    // 设置 GOP (Group of Pictures) 大小为 10，即每 10 帧一个 I 帧。ctx->max_b_frames = 1;                 // 设置最大 B 帧数量为 1。ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;     // 设置输入的像素格式为 YUV420P。if(codec->id == AV_CODEC_ID_H264){     // 如果选择的是 H.264 编码器。av_opt_set(ctx->priv_data, "preset", "slow", 0); // 设置 H.264 的私有选项 "preset" 为 "slow"，以获得更好的压缩率。}// 5. 编码器与编码器上下文绑定到一起 (即打开编码器)ret = avcodec_open2(ctx, codec , NULL);  // 打开编码器，初始化它。if(ret < 0) {                            // 检查是否成功。av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Don't open codec: %s \n", av_err2str(ret)); // 失败则打印错误。goto _ERROR;}// 6. 创建输出文件f = fopen(dst, "wb");                  // 以二进制写入模式打开输出文件。if(!f){                                  // 检查是否成功。av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Don't open file:%s", dst);goto _ERROR;}// 7. 创建AVFrameframe = av_frame_alloc();                // 分配 AVFrame 结构体。if(!frame){                              // 检查分配是否成功。av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "NO MEMORY!\n");goto _ERROR;}frame->width = ctx->width;               // 设置 AVFrame 的宽度。frame->height = ctx->height;             // 设置 AVFrame 的高度。frame->format = ctx->pix_fmt;            // 设置 AVFrame 的像素格式。ret = av_frame_get_buffer(frame, 0);   // 为 AVFrame 分配实际存储像素数据的缓冲区。if(ret < 0) {                            // 检查分配是否成功。av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Could not allocate the video frame \n");goto _ERROR;}// 8. 创建AVPacketpkt = av_packet_alloc();                 // 分配 AVPacket 结构体。if(!pkt){                                // 检查分配是否成功。av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "NO MEMORY!\n");goto _ERROR;}// 9. 生成视频内容并编码for(int i=0; i<25; i++){               // 循环 25 次，生成并编码 25 帧视频。ret = av_frame_make_writable(frame); // 确保 AVFrame 的数据区是可写的。if(ret < 0) {                      // 检查是否成功。break;                           // 如果失败，跳出循环。}// Y分量 (亮度)for(int y = 0; y < ctx->height; y++){ // 遍历 Y 分量的每一行。for(int x=0; x < ctx->width; x++){ // 遍历 Y 分量的每一列。frame->data[0][y*frame->linesize[0]+x] = x + y + i * 3; // 填充一个简单的渐变图案。}}// UV分量 (色度) - 注意尺寸是 Y 的一半for(int y=0; y< ctx->height/2; y++){ // 遍历 U/V 分量的每一行。for(int x=0; x < ctx->width/2; x++){ // 遍历 U/V 分量的每一列。frame->data[1][y * frame->linesize[1] + x ] = 128 + y + i * 2; // 填充 U 分量。frame->data[2][y * frame->linesize[2] + x ] = 64 + x + i * 5;  // 填充 V 分量。}}frame->pts = i;                      // 设置当前帧的 PTS (显示时间戳)。这里简单地使用帧序号。// 10. 编码ret = encode(ctx, frame, pkt, f);    // 调用 encode 函数处理这一帧。if(ret == -1){                       // 检查编码是否出错。goto _ERROR;                       // 出错则跳转到 _ERROR。}}// 10. 编码 (刷新编码器)encode(ctx, NULL, pkt, f);             // 发送一个 NULL 帧给 encode 函数，以刷新编码器中可能存在的缓存数据包。
_ERROR:                                  // 错误处理和资源释放标签。// ctx (释放编码器上下文)if(ctx){avcodec_free_context(&ctx);}// avframe (释放 AVFrame)if(frame){av_frame_free(&frame);}// avpacket (释放 AVPacket)if(pkt){av_packet_free(&pkt);}// dst (关闭文件)if(f){fclose(f);}return 0;                              // 程序结束，返回 0。
}

总结:

这个程序演示了 FFmpeg 视频编码的基本流程：

  1. 设置: 查找编码器、创建上下文、设置参数、打开编码器。
  2. 准备: 创建 AVFrame 用于存放原始数据，创建 AVPacket 用于接收编码后数据，打开输出文件。
  3. 循环:
    • 生成数据: 创建 YUV 图像数据并放入 AVFrame。
    • 设置 PTS: 为 AVFrame 设置时间戳。
    • 编码: 调用 avcodec_send_frame 和 avcodec_receive_packet (通过 encode 函数) 进行编码。
    • 写入: 将编码后的 AVPacket 写入文件。
  4. 刷新: 发送 NULL 帧以获取所有剩余的包。
  5. 清理: 释放所有分配的资源。

它生成的是裸码流 (Raw Stream)，不包含任何容器格式（如 MP4 或 MKV）的头信息或元数据。要播放这种文件，通常需要播放器知道其编码格式，或者需要使用 FFmpeg 等工具将其封装到容器中。

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