ffmpeg视频的编码Encode---YUV编码为h264

视频编码的过程就是将YUV的像素格式编码成H264的压缩格式

YUV:视频像素格式
H264:视频压缩数据格式

流程图

video_encode.png

步骤详解

1、注册组件

av_register_all();

2、初始化化封装格式上下文

AVFormatContext* avformat_context = avformat_alloc_context();

获取视频压缩格式类型（h254、h265、mpeg2等）

AVOutputFormat *avoutput_format = av_guess_format(NULL, coutFilePath, NULL);

3、打开输出文件

avio_open(&avformat_context->pb, coutFilePath, AVIO_FLAG_WRITE)

参数一：输出流
参数二：输出文件
参数三：权限->输出到文件中

4、创建输出码流

AVStream* av_video_stream = avformat_new_stream(avformat_context, NULL);

注意：这里只是开辟了一块内存空间，还不知道他是什么类型

5、查找视频编码器（重点）

5.1、获取上下文

AVCodecContext *avcodec_context = av_video_stream->codec;

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

5.2、设置为视频编码器上下文

1、设置视频编码器ID

avcodec_context->codec_id = avoutput_format->video_codec;

2、设置编码器类型

avcodec_context->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;

3、设置读取像素格式

//注意：这个类型是根据你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;

4、设置视频宽高

avcodec_context->width = 640;
avcodec_context->height = 352;

这里的尺寸是通过一定工具查看的，不同的视频不一样。
5、设置帧率（重点）

avcodec_context->time_base.num = 1;
avcodec_context->time_base.den = 25;

这两个参数表示帧率为25.000fps

帧率越大越流畅。视频卡顿说明掉帧了。

6、设置码率（重点）

码率：也叫比特率，单位bps。也就是每秒传送的比特数，码率越高传送速度越快。
视频码率：单位为kbps，千位每秒

视频码率的计算方式：视频文件大小/视频时间

注意：一个视频的总文件包括视频文件和音频文件，上面公式中，是指视频文件的大小。

e.g 一个视频，视频文件的大小是1.34MB，时长是24s，那么他的视频帧率为：1.34 * 1024 * 8 / 24 / 1000 = 468 Kbps

每个文件的码率不一样，都要经过计算得到

avcodec_context->bit_rate = 468000;

从上面的分析可以看出：码率越大，视频越大

7、设置GOP（重点）

GOP:画面组，一组连续画面（一个完整的画面）

MPEG格式的画面类型有3种：
I帧：内部编码帧，原始帧，也叫关键帧。视频的第一帧都是I帧，可独立编码。
P帧：向前预测帧。编码需要依赖前一帧。
B帧：前后预测帧，也叫双向预测帧。编码需要依赖本帧与前一帧和后一帧的对比。B帧压缩率高，但对性能要求高

701545128389_.pic.jpg

avcodec_context->gop_size = 250;

这里设置250，表示每250帧插入一个I帧。I帧约少，视频越小。但过分的少，会导致视频编码失败，所以要适量。

8、设置量化参数（难点，我们一般设置默认值）

avcodec_context->qmin = 10;
avcodec_context->qmax = 51;

量化系数越小，视频越是清晰。一般情况下都是默认值，最小量化系数默认值是10，最大量化系数默认值是51。

9、设置B帧最大值

avcodec_context->max_b_frames = 0;

我们设置为0，表示不需要B帧

5.3、查找编码器h264

查找编码器h264：找不到？？？深坑
原因：编译库没有依赖x264库（默认情况下FFmpeg没有编译进行h264库）

如何编译x264库？
1、下载x264的库
2、编译x264的.a静态库，也可以便以动态库，根据需要而定
3、重新编译ffmpeg库，使ffmpeg依赖2中生成的x264库
4、替换代码中之前生成的ffmpeg库

6、打开视频编码器

对于h264解码器，要多设置参数如下

    AVDictionary *param = 0;
    if (avcodec_context->codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
        // 查看h264.c源码
        av_dict_set(&param, "preset", "slow", 0);
        av_dict_set(&param, "tune", "zerolatency", 0);
    }

打开视频编码器

if (avcodec_open2(avcodec_context, avcodec, &param) < 0) {
    NSLog(@"打开编码器失败");
    return;
}

7、写入头文件信息

avformat_write_header(avformat_context, NULL);

8、循环编码视频像素数据为视频压缩数据（YUV-->h264）-- 视频编码处理

1、申请缓冲区

av_frame_alloc()
av_image_fill_arrays
(AVPacket *)av_malloc(buffer_size)

2、将缓冲区数据填充到AVFrame中
3、avcodec_send_frame
4、avcodec_receive_packet

9、将编码后的视频压缩数据写入文件中

av_packet->stream_index = av_video_stream->index;
result = av_write_frame(avformat_context, av_packet);

10、写入剩余帧数据(可能没有)

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;
}

11、写入文件尾部信息

av_write_trailer(avformat_context);

12、释放内存，关闭编码器等等

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);

代码

- (void)videoEncodeWithInputPath:(NSString *)inputPath outputPath:(NSString *)outputPath {
    
    //第一步：注册组件->编码器、解码器等等…
    av_register_all();
    
    //第二步：初始化封装格式上下文
    AVFormatContext* avformat_context = avformat_alloc_context();
    const char* coutFilePath = [outputPath UTF8String];
    AVOutputFormat *avoutput_format = av_guess_format(NULL, coutFilePath, NULL);
    avformat_context->oformat = avoutput_format;
    
    //第三步：打开输出文件
    if (avio_open(&avformat_context->pb, coutFilePath, AVIO_FLAG_WRITE) < 0){
        NSLog(@"打开输出文件失败");
        return;
    }
    
    //第四步：创建输出码流
    AVStream* av_video_stream = avformat_new_stream(avformat_context, NULL);
    
    //第五步：查找视频编码器
    //1、获取编码器上下文
    AVCodecContext *avcodec_context = av_video_stream->codec;
    
    //2、设置编解码器上下文参数
    avcodec_context->codec_id = avoutput_format->video_codec;
    avcodec_context->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
    avcodec_context->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;
    avcodec_context->width = 640;
    avcodec_context->height = 352;
    // 设置帧率25fps
    avcodec_context->time_base.num = 1;
    avcodec_context->time_base.den = 25;
    // 设置码率
    avcodec_context->bit_rate = 468000;
    // 设置GOP
    avcodec_context->gop_size = 250;
    // 设置量化参数
    avcodec_context->qmin = 10;
    avcodec_context->qmax = 51;
    
    avcodec_context->max_b_frames = 0;
    
    // 第六步：打开编码器
    // 1、查找编码器
    AVCodec *avcodec = avcodec_find_encoder(avcodec_context->codec_id);
    if (avcodec == NULL){
        NSLog(@"找不到解码器");
        return;
    }
    NSLog(@"解码器名称为：%s", avcodec->name);
    
    // 若是h264编码器，要设置一些参数
    AVDictionary *param = 0;
    if (avcodec_context->codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
        // 查看h264.c源码
        av_dict_set(&param, "preset", "slow", 0);
        av_dict_set(&param, "tune", "zerolatency", 0);
    }
    // 2、打开编码器
    if (avcodec_open2(avcodec_context, avcodec, &param) < 0) {
        NSLog(@"打开编码器失败");
        return;
    }
    
    // 第七步：写入头文件信息
    int flag = avformat_write_header(avformat_context, NULL);
    
    // 第八步：循环编码YUV文件为H264
    // 1、开辟缓冲区
    int buffer_size = av_image_get_buffer_size(avcodec_context->pix_fmt,
                                               avcodec_context->width,
                                               avcodec_context->height,
                                               1);
    
    int y_size = avcodec_context->width * avcodec_context->height;
    uint8_t *out_buffer = (uint8_t *)av_malloc(buffer_size);
    
    const char *cinFilePath = [inputPath UTF8String];
    FILE *in_file = fopen(cinFilePath, "rb");
    if (in_file == NULL) {
        NSLog(@"输入文件不存在");
        return;
    }
    
    // 2、内存空间填充
    AVFrame *av_frame = av_frame_alloc();
    av_image_fill_arrays(av_frame->data,
                         av_frame->linesize,
                         out_buffer,
                         avcodec_context->pix_fmt,
                         avcodec_context->width,
                         avcodec_context->height,
                         1);
    
    // 3、开辟packet
    AVPacket *av_packet = (AVPacket *)av_malloc(buffer_size);
    
    int i = 0;
    int result = 0;
    int current_frame_index = 0;
    
    // 4、循环编码
    while (true) {
        // 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;
        }
        
        // 将缓冲区数据转换成AVFrame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;
        
        i++;
        
        // 第九步：视频编码处理
        // 1、发送一帧视频像素数据
        avcodec_send_frame(avcodec_context, av_frame);
        // 2、接收一帧视频压缩数据格式（像素数据编码而来）
        result = avcodec_receive_packet(avcodec_context, av_packet);
        if (result == 0) {
            // 编码成功
            // 第十步：将数据写入到输出文件
            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++;
            //是否输出成功
            if (result < 0) {
                NSLog(@"输出一帧数据失败");
                return;
            }
        }
        
        
    }
    
    //第11步：写入剩余帧数据->可能没有
    flush_encoder(avformat_context, 0);
    
    //第12步：写入文件尾部信息
    av_write_trailer(avformat_context);
    
    //第13步：释放内存
    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);
}