使用libx264將I420編碼為H.264

libx264 

libx264是一個自由的H.264編碼庫，是x264項目的一部分，使用廣泛，ffmpeg的H.264實現就是用的libx264。

代碼

要把一個I420視頻文件編碼為H264格式。I420是YUV中planar格式的一種，一張I420圖片中有三個plane，分別存放整張圖片的Y、U、V分量;采樣比例為4：2：0，12bpp，Y：U：V的分量長度是4：1：1。

頭文件

#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <x264.h>

變量聲明和參數

int width = 480;
int height = 360;
int fps = 25;
size_t yuv_size = width * height * 3 / 2;
x264_t *encoder;
x264_picture_t pic_in, pic_out;
int inf, outf;
uint8_t *yuv_buffer;

if (argc != 3) {
    printf("usage: %s input output\n", argv[0]);
}

• 視頻尺寸是480×360,YUV I420格式，每個像素1.5個字節，所以一張YUV圖片大小是width * height * 1.5

• encoder就是編碼器，x264_t格式在x264.h文件中只有

  typedef struct x264_t x264_t
  

  編碼器類型只需要也只能聲明為x264_t的指針類型

• 每次編碼時，YUV圖片的信息都保存在pic_in中
• 輸入輸出的文件描述符
• 從文件讀入的YUV的緩沖區

初始化encoder

x264_param_t param;
x264_param_default_preset(&param, "veryfast", "zerolatency");
param.i_threads = 1;
param.i_width = width;
param.i_height = height;
param.i_fps_num = fps;
param.i_fps_den = 1;

param.i_keyint_max = 25;
param.b_intra_refresh = 1;

param.b_annexb = 1;

x264_param_apply_profile(&param, "baseline");
encoder = x264_encoder_open(&param);

初始化pic_in

x264_picture_alloc(&pic_in, X264_CSP_I420, width, height);

yuv_buffer = malloc(yuv_size);

pic_in.img.plane[0] = yuv_buffer;
pic_in.img.plane[1] = pic_in.img.plane[0] + width * height;
pic_in.img.plane[2] = pic_in.img.plane[1] + width * height / 4;

• pic_in.img中保存YUV圖片各分量的信息

  typedef struct {
      int i_csp;
      int i_plane;
      int i_stride[4];
      uint8_t *plane[4];
  } x264_image_t;

  其中icsp, iplane, istride的值在picin初始化的時候已經被賦值，代碼中只需要將plane數組指向正確的位置

• 程序中每一幀的圖片都是讀取到yuv_buffer中，所以在這里設置一次就行了

初始化文件描述符

inf = open(argv[1], O_RDONLY);
if (inf < 0) {
    return -1;
}
outf = open(argv[2], O_CREAT | O_WRONLY, 444);
if (outf < 0) {
    return -1;
}

編碼

int64_t i_pts = 0;

x264_nal_t *nals;
int nnal;
while (read(inf, yuv_buffer, yuv_size) > 0) {
    pic_in.i_pts = i_pts++;
    x264_encoder_encode(encoder, &nals, &nnal, &pic_in, &pic_out);
    x264_nal_t *nal;
    for (nal = nals; nal < nals + nnal; nal++) {
        write(outf, nal->p_payload, nal->i_payload);
    }
}

• 關於ffmpeg的pts，網上有好多種公式，其實只要步長為1遞增就行了
• H.264的NAL層是為了適應網絡傳輸的需要，將大的編碼后的幀分成多個塊
• p_payload就是編碼后的H.264的幀數據，寫入輸出文件

掃尾

x264_encoder_close(encoder);
close(inf);
close(outf);
free(yuv_buffer);
return 0;

編譯

gcc sourcefile -lx264 -Wall -o execfile

 

這里有一段I420視頻可供測試。

參考

1. How does one encode a series of images into H264 using the x264 C API? - Stack Overflow
2. YUV RGB 常見視頻格式解析 - 一指流砂 - 博客園