最簡單的視頻編碼器：基於libvpx（編碼YUV爲VP8）
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最簡單的視頻編碼器：libvpx（編碼YUV爲VP8）
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本文記錄一個最簡單的基於libvpx的VP8視頻編碼器。這個例子是從官方的示例代碼中精簡出來的例子。我發現與H.264不一樣，VP8的裸流（即不包含封裝格式的純視頻數據流）是不能播放的。換言之，VP8的裸流必須存放在容器中才能夠播放。官方示例代碼中存儲VP8視頻流的封裝格式是IVF。IVF這種封裝格式不是很常見，相關的資料能夠查詢有關的文檔。spa
此外，這個工程中的libvpx也能夠編碼VP9格式的視頻。可是封裝格式那裏有點問題目前尚未解決，因此暫時沒有包含編碼VP9的代碼。編碼VP9和編碼VP8的函數調用是如出一轍的。
流程圖
調用libvpx進行視頻編碼的流程圖以下所示。
vpx_img_alloc()：爲圖像結構體vpx_image_t分配內存。
vpx_codec_enc_config_default()：設置參數集結構體vpx_codec_enc_cfg_t的缺省值。
vpx_codec_enc_init()：打開編碼器。
vpx_codec_encode()：編碼一幀圖像。
vpx_codec_get_cx_data()：獲取一幀壓縮編碼數據。
vpx_codec_destroy()：關閉編碼器。
存儲數據的結構體以下所示。
vpx_image_t：存儲壓縮編碼前的像素數據。
vpx_codec_cx_pkt_t：存儲壓縮編碼後的碼流數據。
IVF封裝格式處理的函數以下所示。
write_ivf_file_header()：寫IVF封裝格式的文件頭。
write_ivf_frame_header()：寫IVF封裝格式中每幀數據的幀頭。
此外流程圖中還包括一個「flush_encoder」模塊，該模塊使用的函數和編碼模塊是同樣的。惟一的不一樣在於再也不輸入視頻像素數據。它的做用是輸出編碼器中剩餘的碼流數據。
源代碼
/**
* 最簡單的基於VPX的視頻編碼器
* Simplest VPX Encoder
*
* 雷霄驊 Lei Xiaohua
* leixiaohua1020@126.com
* 中國傳媒大學/數字電視技術
* Communication University of China / Digital TV Technology
* http://blog.csdn.net/leixiaohua1020
*
* 本程序精簡了libvpx中的一個示例代碼。
* 能夠YUV格式的像素數據編碼爲VPx(VP8/VP9)碼流，是最簡單的
* 基於libvpx的視頻編碼器
* 須要注意的是，編碼輸出的封裝格式是IVF
*
* This example modified from an example from vpx project.
* It encode YUV data to VPX(VP8/VP9) bitstream.
* It's the simplest encoder example based on libvpx.
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define VPX_CODEC_DISABLE_COMPAT 1
#include "vpx/vpx_encoder.h"
#include "vpx/vp8cx.h"
#define interface (&vpx_codec_vp8_cx_algo)
#define fourcc 0x30385056
#define IVF_FILE_HDR_SZ (32)
#define IVF_FRAME_HDR_SZ (12)
static void mem_put_le16(char *mem, unsigned int val) {
mem[0] = val;
mem[1] = val>>8;
}
static void mem_put_le32(char *mem, unsigned int val) {
mem[0] = val;
mem[1] = val>>8;
mem[2] = val>>16;
mem[3] = val>>24;
}
static void write_ivf_file_header(FILE *outfile,
const vpx_codec_enc_cfg_t *cfg,
int frame_cnt) {
char header[32];
if(cfg->g_pass != VPX_RC_ONE_PASS && cfg->g_pass != VPX_RC_LAST_PASS)
return;
header[0] = 'D';
header[1] = 'K';
header[2] = 'I';
header[3] = 'F';
mem_put_le16(header+4, 0); /* version */
mem_put_le16(header+6, 32); /* headersize */
mem_put_le32(header+8, fourcc); /* headersize */
mem_put_le16(header+12, cfg->g_w); /* width */
mem_put_le16(header+14, cfg->g_h); /* height */
mem_put_le32(header+16, cfg->g_timebase.den); /* rate */
mem_put_le32(header+20, cfg->g_timebase.num); /* scale */
mem_put_le32(header+24, frame_cnt); /* length */
mem_put_le32(header+28, 0); /* unused */
fwrite(header, 1, 32, outfile);
}
static void write_ivf_frame_header(FILE *outfile,
const vpx_codec_cx_pkt_t *pkt)
{
char header[12];
vpx_codec_pts_t pts;
if(pkt->kind != VPX_CODEC_CX_FRAME_PKT)
return;
pts = pkt->data.frame.pts;
mem_put_le32(header, pkt->data.frame.sz);
mem_put_le32(header+4, pts&0xFFFFFFFF);
mem_put_le32(header+8, pts >> 32);
fwrite(header, 1, 12, outfile);
}
int main(int argc, char **argv) {
FILE *infile, *outfile;
vpx_codec_ctx_t codec;
vpx_codec_enc_cfg_t cfg;
int frame_cnt = 0;
unsigned char file_hdr[IVF_FILE_HDR_SZ];
unsigned char frame_hdr[IVF_FRAME_HDR_SZ];
vpx_image_t raw;
vpx_codec_err_t ret;
int width,height;
int y_size;
int frame_avail;
int got_data;
int flags = 0;
width = 640;
height = 360;
/* Open input file for this encoding pass */
infile = fopen("../cuc_ieschool_640x360_yuv420p.yuv", "rb");
outfile = fopen("cuc_ieschool.ivf", "wb");
if(infile==NULL||outfile==NULL){
printf("Error open files.\n");
return -1;
}
if(!vpx_img_alloc(&raw, VPX_IMG_FMT_I420, width, height, 1)){
printf("Fail to allocate image\n");
return -1;
}
printf("Using %s\n",vpx_codec_iface_name(interface));
/* Populate encoder configuration */
ret = vpx_codec_enc_config_default(interface, &cfg, 0);
if(ret) {
printf("Failed to get config: %s\n", vpx_codec_err_to_string(ret));
return -1;
}
/* Update the default configuration with our settings */
cfg.rc_target_bitrate =800;
cfg.g_w = width;
cfg.g_h = height;
write_ivf_file_header(outfile, &cfg, 0);
/* Initialize codec */
if(vpx_codec_enc_init(&codec, interface, &cfg, 0)){
printf("Failed to initialize encoder\n");
return -1;
}
frame_avail = 1;
got_data = 0;
y_size=cfg.g_w*cfg.g_h;
while(frame_avail || got_data) {
vpx_codec_iter_t iter = NULL;
const vpx_codec_cx_pkt_t *pkt;
if(fread(raw.planes[0], 1, y_size*3/2, infile)!=y_size*3/2){
frame_avail=0;
}
if(frame_avail){
ret=vpx_codec_encode(&codec,&raw,frame_cnt,1,flags,VPX_DL_REALTIME);
}else{
ret=vpx_codec_encode(&codec,NULL,frame_cnt,1,flags,VPX_DL_REALTIME);
}
if(ret){
printf("Failed to encode frame\n");
return -1;
}
got_data = 0;
while( (pkt = vpx_codec_get_cx_data(&codec, &iter)) ) {
got_data = 1;
switch(pkt->kind) {
case VPX_CODEC_CX_FRAME_PKT:
write_ivf_frame_header(outfile, pkt);
fwrite(pkt->data.frame.buf, 1, pkt->data.frame.sz,outfile);
break;
default:
break;
}
}
printf("Succeed encode frame: %5d\n",frame_cnt);
frame_cnt++;
}
fclose(infile);
vpx_codec_destroy(&codec);
/* Try to rewrite the file header with the actual frame count */
if(!fseek(outfile, 0, SEEK_SET))
write_ivf_file_header(outfile, &cfg, frame_cnt-1);
fclose(outfile);
return 0;
}
運行結果
程序的輸入爲一個YUV文件（已經測試過YUV420P格式）。.net
輸出爲IVF封裝格式的VP8碼流文件。code
VP8碼流文件的信息以下所示。視頻
下載
Simplest Encoder
項目主頁
SourceForge：https://sourceforge.net/projects/simplestencoder/
Github：https://github.com/leixiaohua1020/simplest_encoder
開源中國：http://git.oschina.net/leixiaohua1020/simplest_encoder
CDSN下載地址：http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8284105
該解決方案包含了幾個常見的編碼器的使用示例：
simplest_vpx_encoder：最簡單的基於libvpx的視頻編碼器 simplest_x264_encoder：最簡單的基於libx264的視頻編碼器 simplest_x265_encoder：最簡單的基於libx265的視頻編碼器