视频数据处理:解压H.264视频成YUV源文件

标签: yuv  h.264  视频

首先感谢一下雷神,提供了这么多优质的资源。今天正好有空,使用FFMpeg的API编写如何将H.264的源文件解压成YUV源的过程。

主要步骤

基本步骤分为如下几步,下面,开始讲述用到哪些API来实现这个程序。
这里写图片描述

代码组织

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这里,就不再赘述如何构造一个可以使用的工程了,具体请参考雷神或其它牛人的博客。

Video_Decoder.h

头文件主要就是包含了需要用到的MMFpeg的库。注意,由于MMFpeg主要用C开发,我们写C++程序的时候,务必要加上extern “C”
这里写图片描述

Video_Decoder.cpp


#include "Video_Decoder.h"

#define INBUF_SIZE 4096

// 输入输出文件指针
FILE *pFin = NULL;
FILE *pFout = NULL;

// 解码中需要的结构

AVCodec *pCodec = NULL;
AVCodecContext *pCodecCtx = NULL;
AVCodecParserContext *pCodecParserCtx = NULL;

AVFrame *frame = NULL;
AVPacket pkt;

// 打开文件 功能函数1
static int open_io_file(char** argv) {

    // 打开输入的码流文件
    const char* inputFileName = argv[1];
    const char* outputFileName = argv[2];
    fopen_s(&pFin, inputFileName, "rb+");
    if (!pFin) {
        printf("Error: can not open input file. \n");
        return -1;
    }

    fopen_s(&pFout, outputFileName, "wb+");
    if (!pFout) {
        printf("Error: can not open output file. \n");
        return -1;
    }

    return 0;
};

// 解码器初始化 功能函数2
static int open_decoder() 
{   
    // 注册与编解码相关的组件
    avcodec_register_all();

    // 初始化pkt,用于接收我们传入给它的码流
    av_init_packet(&pkt);

    // 查找解码器H.264
    pCodec = avcodec_find_decoder(AV_CODEC_ID_H264);

    if (!pCodec) {
        printf("Error: can not find specified codec!");
        return -1;
    }

    // 配置解码器的环境
    pCodecCtx = avcodec_alloc_context3(pCodec);
    if (!pCodecCtx) {
        printf("Error: can not find specified codec context!");
        return -1;
    }

    // 和编码器不同的地方: 保证输入NULL data的时候不会出错
    if (pCodec->capabilities & AV_CODEC_CAP_TRUNCATED){
        pCodecCtx->flags = AV_CODEC_CAP_TRUNCATED;
    }

    // 配置parser的环境
    pCodecParserCtx = av_parser_init(AV_CODEC_ID_H264);

    if (!pCodecParserCtx) 
    {
        printf("Error: alloc parser failed. \n");
        return -1;
    }

    // 看看pCodec能否打开,如果可以打开,则继续

    if (avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec, NULL) < 0) 
    {
        printf("Error: Opening Codec failed! \n");
        return -1;
    }

    // frame
    frame = av_frame_alloc();
    if (!frame)
    {
        printf("Error: alloc avframe failed. \n");
        return -1;
    }
    return 0;
};

// 写出文件 功能函数3
static void write_out_yuv_frame(AVFrame *frame) {
    uint8_t **pBuf = frame->data;
    int *pStride = frame->linesize;

    for (int color_idx = 0; color_idx < 3; color_idx++) {

        int nWidth = color_idx == 0 ? frame->width : frame->width / 2;
        int nHeight = color_idx == 0 ? frame->height : frame->height / 2;

        for (int idx = 0; idx < nHeight; idx++) {
            // 逐行写入
            fwrite(pBuf[color_idx], 1, nWidth, pFout);
            pBuf[color_idx] += pStride[color_idx];
        }
        // 刷新一下
        fflush(pFout);

    }
};

// 收尾工作:关闭输入输出文件以及环境回收。 功能函数4
static void close() {

    fclose(pFin);
    fclose(pFout);

    avcodec_close(pCodecCtx);
    av_free(pCodecCtx);

    av_frame_free(&frame);

}

int main(int argc, char** argv) {
    avcodec_register_all();
    // 从输入的码流文件中保存数据的内存缓存大小 4096 + 32
    uint8_t intbuf[INBUF_SIZE + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE];

    if (open_io_file(argv) < 0) {
        return -1;
    }
    else {
        printf("成功打开文件 \n");
    }

    if (open_decoder() < 0) {
        return -1;
    }
    else {
        printf("成功打开解码器 \n");
    }

    // 循环读取
    // uDataSize 表示一次读取到缓存中的长度
    // got_frame 表示是否完整的解码了一个像素的数据
    int uDataSize = 0, len = 0; // uDataSize不能用uint8_t,要用int
    int got_frame = 0;
    uint8_t * pDataPtr = NULL;
    while (true) {
        // 把pFin的数据读到intbuf中
        uDataSize = fread_s(intbuf, INBUF_SIZE, 1, INBUF_SIZE, pFin);
        if (uDataSize == 0) {
            break;
        }

        // 解析成Packet包,这块也是跟压缩不一样的地方。
            // 首先要用pDataPtr指向缓存空间
        pDataPtr = intbuf;

        while (uDataSize > 0) {
            // 数据在pkt里面
            len = av_parser_parse2(pCodecParserCtx, pCodecCtx,
                &pkt.data, &pkt.size,
                pDataPtr, uDataSize,
                AV_NOPTS_VALUE, AV_NOPTS_VALUE, AV_NOPTS_VALUE);

            pDataPtr += len;
            uDataSize -= len;

            if (pkt.size == 0) {
                continue;
            }

            // 成功解析出一个packet的码流
            printf("Parse 1 packet. \n");

            int ret = avcodec_decode_video2(pCodecCtx, frame, &got_frame, &pkt);

            if (ret < 0) {
                printf("解码出现错误!\n");
                return -1;
            }
            // 如果got_frame不为0,那么表示解析出了图像。
            if (got_frame) {
                // 打印输出图像的宽和髙
                printf("Decoded 1 frame OK! Width x Height: (%d x %d)\n", frame->width, frame->height);
                write_out_yuv_frame(frame);
            }

        }
    };

    // 将剩余数据输出
    pkt.data = NULL;
    pkt.size = 0;

    while (true) {
        int ret = avcodec_decode_video2(pCodecCtx, frame, &got_frame, &pkt);

        if (ret < 0) {
            printf("解码出现错误!\n");
            return -1;
        }
        // 如果got_frame为1,那么表示解析出了图像。
        if (got_frame) {
            // 打印输出图像的宽和髙
            printf("Flush decoder; Decoded 1 frame OK! Width x Height: (%d x %d)\n", frame->width, frame->height);
            write_out_yuv_frame(frame);
        }
        else {
            break;
        }
    }

    close();
    return 0;
}

输入和输出

这里,我们的输入是一个后缀为.264的文件:
这里写图片描述

输出结果为:这里写图片描述

可以看出,压缩比接近50%。对于视频服务提供商来说,视频压缩技术这块可以节省相当大的一笔带宽和服务器开支,是非常有价值的。同时,也降低了用户的观看成本。

这里写图片描述

版权声明:本文为g11d111原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
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