FFmpeg视频编码

引入头文件

//核心库
#include "avcodec.h"
//封装格式处理库
#include "avformat.h"
//工具库
#include "imgutils.h"

功能实现

+(void)ffmpegVideoEncode:(NSString *)filePath outFilePath:(NSString *)outFilePath{

    //第一步：注册组件-编码器、解码器等
    av_register_all();

    //第二步：初始化封装格式上下文->视频编码->处理为视频压缩数据格式
    AVFormatContext *avformat_context = avformat_alloc_context();
    //注意事项：FFmpeg程序推测出文件类型->视频压缩数据格式类型
    const char *coutFilePath = [outFilePath UTF8String];
    //获得视频压缩数据格式类型(h26四、h26五、mpeg2等...)
    AVOutputFormat *avoutput_format = av_guess_format(NULL, coutFilePath, NULL);
    //指定类型
    avformat_context->oformat = avoutput_format;


    //第三步：打开输出文件
    //参数一：输出流
    //参数二:输出文件
    //参数三：权限-输出到文件中
    if (avio_open(&avformat_context->pb, coutFilePath, AVIO_FLAG_WRITE)<0) {
        NSLog(@"打开输出文件失败");
        return;
    }

    //第四步：建立输出码流->建立了一块内存空间->并不知道他是什么类型流->但愿他是视频流
    AVStream *av_video_stream = avformat_new_stream(avformat_context, NULL);

    //第五步：查找视频编码器
    //一、获取编码器上下文
    AVCodecContext *avcodec_context = av_video_stream->codec;

    //设置编码器上下文参数-必须设置-必不可少
    //目标：设置为是一个视频编码器上下文-指定的视频编码器
    //上下文种类:视频解码器、视频编码器、音频解码器、音频编码器
    //2.1 设置视频编码器ID
    avcodec_context->codec_id = avoutput_format->video_codec;
    //2.2 设置编码器类型->视频编码器
    // 视频编码器- AVMEDIA_TYPE_VIDEO
    // 音频编码器- AVMEDIA_TYPE_AUDIO
    avcodec_context->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
    //2.3 设置读取像素数据格式->编码的是像素数据格式->视频像素数据格式->YUV420P(YUV444P等...)
    //注意：这个类型是根据解码的时候指定的解码的视频像素数据格式类型
    avcodec_context->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
    //2.4 设置视频宽高->视频尺寸
    avcodec_context->width = 640;
    avcodec_context->height = 352;
    //2.5 设置帧率-表示每秒25帧
    //视频信息- 帧率：25：000 fps
    // f表示：帧数
    // ps表示:时间(单位:每秒)
    avcodec_context->time_base.num =1;
    avcodec_context->time_base.den = 25;

    //2.6 设置码率
    //2.6.1什么是码率?
    //含义：每秒传送的比特(bit)数， 单位为bps(Bit Per Second)，比特率越高，传送数据越快
    //单位：bps， “b”表示数据量,"ps"表示每秒
    //目的：视频处理-视频码率

    //2.6.2 什么是视频码率
    //含义：视频码率就是数据传输时单位时间传送的数据位数，通常咱们用的单位是kbps即千位每秒
    //视频码率计算以下？
    //基本的算法是: [码率](kbps) = [视频大小-音频大小] (bit位)/[时间](秒)
    //例如：Test.mov时间 = 24， 文件大小(视频+音频) = 1.73MB;
    //视频大小 = 1.34MB(文件占比:77%)
    //码率 == 1.34MB * 1024 * 1024 * 8 / 1000 /24 = 468Kbps
    //音频大小 =376KB(文件占比21%)
    //计算出来值->码率:468Kbps ->表示1000，b表示位(bit ->位)
    //总结：码率越大,视频越大
    avcodec_context->bit_rate = 468000;


    //2.7 设置GOP->影响到视频质量问题-画面组-一组连续画面
    //MPEG格式画面类型:3种类型->分为：I帧、P帧、B帧
    //I帧->内部编码帧-原始帧(原始视频数据)
    // 完整画面->关键帧(必须的有，若是没有I，那么就没法进行编码，解码)
    // 视频第1帧 ->视频序列中的第一个帧始终都是I帧，由于它是关键帧
    //P帧->向前预测帧->预测前面的一帧类型，处理数据(前面->I帧，B帧)
    // P帧数据 - 根据前面的一帧数据->进行处理获得P帧
    //B帧->先后预测帧（双向预测帧）->前面一帧和后面一帧
    // B帧压缩率高，可是对解码性能要求较高
    //总结：I只须要考虑本身 = 1帧 ，p帧考虑本身+前面一帧 = 2帧,B帧考虑本身+先后帧 = 3帧
    // P帧和B帧是对I帧压缩
    //每250帧，插入1个I帧，I帧越小，视频越小-默认值-视频不同
    avcodec_context->gop_size = 250;

    //2.8设置量化参数->数学算法(高级算法)
    // 总结：量化系数小,视频越是清晰
    // 通常状况下都是默认值，最小量化系数默认值是10，最大量化系数默认值是51
    avcodec_context->qmin = 10;
    avcodec_context->qmax = 51;

    //2.9 设置b帧最大值 ->设置不须要B帧
    avcodec_context->max_b_frames = 0;

    //第二点：查找编码器-h264
    //找不到编码器-h264
    //重要缘由是由于：编译库没有依赖x264库(默认状况下FFmpeg没有编译进去h264)
     //第一步：编译h264库
    AVCodec *avcodec = avcodec_find_encoder(avcodec_context->codec_id);
    if (avcodec == NULL) {
        NSLog(@"找不到编码器");
        return;
    }

    NSLog(@"编码器的名称为:%s",avcodec->name);


    //第六步：打开h264编码器
    //缺乏优化步骤？
    //编码延时问题
    //编码选项->编码设置
    AVDictionary *param = 0;
    if (avcodec_context->codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
        //须要查看x264源码->x264.c文件
        //第一个值:预备参数
        //key:preset
        //value:slow->慢
        //value:superfast->超快
        av_dict_set(&param, "preset", "slow", 0);
        //第二个值：调优
        //key:tune->调优
        //value:zerolatency->零延迟
        av_dict_set(&param, "tune", "zerolatency", 0);
    }
    if (avcodec_open2(avcodec_context, avcodec, &param) < 0) {
        NSLog(@"打开编码器失败");
        return;
    }

    //第七步：写入文件头信息
    if (avformat_write_header(avformat_context, NULL) <0) {
        NSLog(@"写入文件头信息失败");
        return;
    }

    //第八步：循环编码yuv文件-视频像素数据(yuv格式)->编码 ->视频压缩数据(h264格式)
    //8.1 定义一个缓冲区
    //做用：缓存一帧视频像素数据
    //8.1.1 获取缓冲区大小
    int buffer_size = av_image_get_buffer_size(avcodec_context->pix_fmt,
                                               avcodec_context->width,
                                               avcodec_context->height,
                                               1);
    //8.1.2 建立一个缓冲区
    int y_size = avcodec_context->width * avcodec_context->height;
    uint8_t *out_buffer =(uint8_t *)av_malloc(buffer_size);

    //8.1.3 打开输入文件
    const char *cinFilePath = [filePath UTF8String];
    FILE *in_file = fopen(cinFilePath, "rb");
    if (in_file == NULL) {
        NSLog(@"文件不存在");
        return;
    }

    //8.2.1 开辟一块内存空间 ->av_frame_alloc
    //开辟一块内存空间
    AVFrame *av_frame = av_frame_alloc();
    av_frame->width = avcodec_context->width;
    av_frame->height = avcodec_context->height;
    av_frame->format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
    //8.2.2 设置缓冲区和AVFrame类型保持一致->填充数据
    av_image_fill_arrays(av_frame->data,
                         av_frame->linesize,
                         out_buffer,
                         avcodec_context->pix_fmt,
                         avcodec_context->width,
                         avcodec_context->height,
                         1);
    int i = 0;
    NSLog(@"widhthh::%d",av_frame->width);

    //9.2 接受一帧视频像素数据->编码为->视频压缩数据格式
    AVPacket *av_packet = (AVPacket *)av_malloc(buffer_size);
    int result = 0;
    int current_frame_index = 1;
    while (true) {
        //8.1 从yuv文件里面读取缓冲区
        //读取大小:y_size * 3 / 2;
        if (fread(out_buffer, 1, y_size * 3 / 2, in_file) <= 0) {
            NSLog(@"读取完毕...");
            break;
        }else if (feof(in_file)){
            break;
        }

        //8.2 将缓冲区数据->转成AVFrame类型
        //给AVFrame填充数据
        //8.2.3 void * restrict -> 转成 - >AVFrame ->ffmpeg 数据类型
        // Y值
        av_frame->data[0] = out_buffer;
        // U值
        av_frame->data[1] = out_buffer + y_size;
        // V值
        av_frame->data[2] = out_buffer + y_size * 5 / 4;
        av_frame->pts = i;
        //注意时间戳
        i++;
        //总结：这样一来咱们就获得AVFrame数据啦

        //第九步：视频编码处理
        //9.1 发送一帧视频像素数据
        avcodec_send_frame(avcodec_context, av_frame);
        //9.2 接受一帧视频像素数据-编码为-视频压缩数据格式
        result = avcodec_receive_packet(avcodec_context, av_packet);
        if (result == 0) {
            //编码成功
            //第10步：将视频压缩数据-写入到输出文件中-outFilePath;
            av_packet->stream_index = av_video_stream->index;
            result = av_write_frame(avformat_context, av_packet);
            NSLog(@"当前是第%d帧",current_frame_index);
            current_frame_index ++;
            if (result <0) {
                NSLog(@"输出一帧数据失败");
                return;
            }
        }
    }
    //第十一步：写入剩余帧数据-可能没有

    flush_encoder(avformat_context, 0);
    //第十二步：写入文件尾部信息
    av_write_trailer(avformat_context);

    //第十三步
    avcodec_close(avcodec_context);
    av_free(av_frame);
    av_free(out_buffer);
    av_packet_free(&av_packet);
    avio_close(avformat_context->pb);
    avformat_free_context(avformat_context);
    fclose(in_file);    
}

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;
        }
        NSLog(@"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;
}