四、IOS-FFmpeg编码

作者: Johnny_Wu | 来源:发表于2019-04-29 14:47 被阅读4次

概要：就是上一章解码的一个逆过程：yuv420编码为H264格式。
代码仓库：https://github.com/wulang150/FFmpegTest.git

全部代码：

#import "EncoderViewController.h"
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavutil/opt.h>
#include <libavutil/imgutils.h>

@interface EncoderViewController ()
{
    AVPacket *pkt;
    AVFrame *frame;
    AVCodecContext *codecCtx;
//    AVCodec *codec;
    NSInteger allSize;
}
@end

@implementation EncoderViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
    self.title = @"编码";

}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    [self mainFunc];
}

- (void)mainFunc{
    av_register_all();
    avcodec_register_all();
    
    FILE *f;
//    uint8_t endcode[] = { 0, 0, 1, 0xb7 };
    NSString *filePath = [CommonFunc getDefaultPath:@"movie.h264"];
    const char *filename = [filePath cStringUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding];
    //保存的文件
    f = fopen(filename, "wb");
    if (!f) {
        fprintf(stderr, "Could not open %s\n", filename);
        exit(1);
    }
    //分辨率
    int width = 1600, height = 1200;
    pkt = av_packet_alloc();
    if(!pkt){
        return;
    }
    frame = alloc_picture(AV_PIX_FMT_YUV420P, width, height);
    if(frame==NULL){
        return;
    }
    //创建编码上下文
    codecCtx = [self findEncoder:frame];
    if(codecCtx==NULL){
        return;
    }
    
    [self readYUV:width height:height callback:^(AVFrame *tframe) {
        [self yuv420ToH264:tframe codeCtx:self->codecCtx callBack:^(AVPacket *pkt) {
            fwrite(pkt->data, 1, pkt->size, f);
        }];
    }];
    
    NSLog(@">>>>>begin!!!!!");
    [self yuv420ToH264:NULL codeCtx:codecCtx callBack:^(AVPacket *pkt) {
        fwrite(pkt->data, 1, pkt->size, f);
    }];
    NSLog(@">>>>>end allSize=%.2fKB",allSize/1024.0);
    
    //结尾处理
    /* add sequence end code to have a real MPEG file */
//    fwrite(endcode, 1, sizeof(endcode), f);
    fclose(f);
    avcodec_free_context(&codecCtx);
    av_frame_free(&frame);
    av_packet_free(&pkt);
}

- (void)readYUV:(int)width height:(int)height callback:(void(^)(AVFrame *tframe))callBack{
    //读取yuv数据
    //    NSString *yuvPath = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"vedio" ofType:@"yuv"];
//    NSString *yuvPath = [CommonFunc getDocumentWithFile:@"vedio.yuv"];
    NSString *yuvPath = [CommonFunc getDocumentWithFile:@"11_23_07_movie.yuv"];
    if(![[NSFileManager defaultManager] fileExistsAtPath:yuvPath]){
        NSLog(@"file error!");
        return;
    }
//    NSString *yPath = [CommonFunc getDefaultPath:@"output_420_y.y"];
    FILE *fp=fopen([yuvPath UTF8String],"rb+");
//    FILE *fp1=fopen([yPath UTF8String],"wb+");
    unsigned char *pic=(unsigned char *)malloc(width*height*3/2);
    
    int i = 0;
    while (true)
    {
        unsigned long ret = fread(pic,1,width*height*3/2,fp);
        if(ret<width*height*3/2){
            break;
        }
        memcpy(frame->data[0], pic, width*height);
        //        frame->linesize[0] = width;
        memcpy(frame->data[1], pic+width*height, width*height/4);
        //        frame->linesize[1] = width/2;
        memcpy(frame->data[2], pic+width*height*5/4, width*height/4);
        //        frame->linesize[2] = width/2;
        frame->pts = i++;
        
        if(callBack){
            callBack(frame);
        }
    }
    
    free(pic);
    fclose(fp);
}

AVFrame *alloc_picture(enum AVPixelFormat pix_fmt, int width, int height)
{
    AVFrame *picture;
    int ret;
    picture = av_frame_alloc();
    if (!picture)
        return NULL;
    picture->format = pix_fmt;
    picture->width  = width;
    picture->height = height;
    /* allocate the buffers for the frame data */
    ret = av_frame_get_buffer(picture, 32);
    if (ret < 0) {
        fprintf(stderr, "Could not allocate frame data.\n");
        return NULL;
    }
    return picture;
}
//找到生产对应的编码器
- (AVCodecContext *)findEncoder:(AVFrame *)frame{
    AVCodecContext *c= NULL;
    int ret = -1;
    AVCodec *codec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);
    if (!codec) {
        fprintf(stderr, "Codec not found\n");
        return c;
    }
    c = avcodec_alloc_context3(codec);
    if (!c) {
        fprintf(stderr, "Could not allocate video codec context\n");
        return c;
    }
    /* put sample parameters */
    c->bit_rate = 900000;
    /* resolution must be a multiple of two */
    c->width = frame->width;
    c->height = frame->height;
    /* frames per second */
    c->time_base = (AVRational){1, 15};
//    c->framerate = (AVRational){15, 1};
    /* emit one intra frame every ten frames
     * check frame pict_type before passing frame
     * to encoder, if frame->pict_type is AV_PICTURE_TYPE_I
     * then gop_size is ignored and the output of encoder
     * will always be I frame irrespective to gop_size
     */
    c->gop_size = 30;
    c->max_b_frames = 0;
    c->pix_fmt = frame->format;
//    if (codec->id == AV_CODEC_ID_H264)
//        av_opt_set(c->priv_data, "preset", "slow", 0);
    /* open it */
    ret = avcodec_open2(c, codec, NULL);
    if (ret < 0) {
        fprintf(stderr, "Could not open codec: %s\n", av_err2str(ret));
        return NULL;
    }
    return c;
}

- (void)yuv420ToH264:(AVFrame *)frame codeCtx:(AVCodecContext *)codecCtx callBack:(void(^)(AVPacket *enPkt))callBack{
    if(codecCtx==NULL){
        return;
    }
    int ret;
    /* send the frame to the encoder */
    ret = avcodec_send_frame(codecCtx, frame);
    if (ret < 0) {
        fprintf(stderr, "Error sending a frame for encoding\n");
        return;
    }
    if (frame)
        printf("Send frame %3"PRId64"\n", frame->pts);
    
    while (ret >= 0) {
        ret = avcodec_receive_packet(codecCtx, pkt);
        if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF)
            return;
        else if (ret < 0) {
            fprintf(stderr, "Error during encoding\n");
            return;
        }
//        pkt->pts = pkt->dts = pkt->pts * (codecCtx->time_base.den) /codecCtx->time_base.num / 15;
        printf("Write packet pts=%lld dts=%lld (size=%5d)\n", pkt->pts, pkt->dts, pkt->size);
        allSize += pkt->size;
        if(callBack){
            callBack(pkt);
        }
        av_packet_unref(pkt);
    }
}
@end

上一篇，我们得到了解码后的yuv420格式的文件，这次就得去读取那个文件，然后进行编码。

一、yuv420读取为AVFrame

    FILE *fp=fopen([yuvPath UTF8String],"rb+");
    unsigned char *pic=(unsigned char *)malloc(width*height*3/2);
    int i = 0;
    while (true)
    {
        unsigned long ret = fread(pic,1,width*height*3/2,fp);
        if(ret<width*height*3/2){
            break;
        }
        memcpy(frame->data[0], pic, width*height);
        //        frame->linesize[0] = width;
        memcpy(frame->data[1], pic+width*height, width*height/4);
        //        frame->linesize[1] = width/2;
        memcpy(frame->data[2], pic+width*height*5/4, width*height/4);
        //        frame->linesize[2] = width/2;
        frame->pts = i++;
        
        if(callBack){
            callBack(frame);
        }
    }

上面可以看到，就是读取每一个yuv图片数据，然后分别写入
AVFrame->data[0]（Y）
AVFrame->data[1]（U）
AVFrame->data[2]（V）
然后自加AVFrame->pts

二、初始化编码器

//得到编码器
AVCodec *codec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);
//得到编码上下文
c = avcodec_alloc_context3(codec);
//设置码流
c->bit_rate = 900000;
//设置分辨率
c->width = frame->width;
c->height = frame->height;
//设置timebase
c->time_base = (AVRational){1, 15};
//设置编码前的格式
c->pix_fmt = frame->format;
//打开编码器
ret = avcodec_open2(c, codec, NULL);

上面写到的，都是必须配置的，还有一些其他参数，可以根据需求配置。

三、进行编码

ret = avcodec_send_frame(codecCtx, frame);
ret = avcodec_receive_packet(codecCtx, pkt);
av_packet_unref(pkt);

跟解码的类似。需要注意的是，pkt不可以定义为局部变量。

[self yuv420ToH264:NULL codeCtx:codecCtx callBack:^(AVPacket *pkt) {
        fwrite(pkt->data, 1, pkt->size, f);
    }];

最后还得传空值，让编码器把剩下的给输出出来：

四、验证

只需用ffplay来播放就可以了

ffplay 11_26_30_movie.h264

或者转为mp4文件

ffmpeg -i 09_58_11_movie.h264 -f mp4 my.mp4

如果可以正常播放，不花屏，就证明编码成功了。

写到这里，突然产生了一个疑问，如果编码后得到的AVPacket为一帧编码后的数据，我是直接写到文件的。那么ffplay怎么去区分每一帧的呢？我看了下内存数据，每一帧是以00000001开头的。所以，ffplay是以这个作为分割？这个还有待考究。

五、改变大小

如果我想改变编码后的大小，第一反应就是去修改上面提到的码流值：c->bit_rate = 900000。
其实，影响编码大小的，不只是码流，还跟timebase有关。说白了，ffmpeg就是根据码流和timebase来计算每一帧大概的编码大小。
如果想很好地改变编码后的大小，可以按下面的步骤：

(1)、得到正确的timebase的值

如果你发现通过修改bitrate后，编码后的大小变化不大。那么可能是timebase值设置不当。那么怎么配置正确的timebase呢？可以根据AVFrame中的timebase，具体你可以看它的pts，dts，duration值，推断大概的timebase。
比如：
你以帧率为15来算，那么每一帧的时间为1/15秒
1、比如第二帧 pts为1，那么1xtimebase = 1/15，所以timebase为(AVRational){1, 15}
2、比如第二帧pts为1024，同理1024xtimebase = 1/15，所以timebase为1/15除以1024，所以为(AVRational){1, 15360}

(2)、改变bitrate

设置好timebase后，就可以通过改变bitrate得到想要的大小的。比如码流为900000，我改为450000，大小就接近减少一半。当然也不会无限小，也不会无限大。压缩都是有个量的。

四、IOS-FFmpeg编码

一、yuv420读取为AVFrame

二、初始化编码器

三、进行编码

四、验证

五、改变大小

(1)、得到正确的timebase的值

(2)、改变bitrate

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