X264编解码器开发: Linux下读取摄像头数据，通过X264压缩编码为X264格式裸流视频文件-yangyefeng820803-ChinaUnix博客

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yangyefeng820803

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一、环境介绍

操作系统: ubuntu18.04 64位。

X264版本: x264-snapshot-20181217-2245

博客的下载地址:

二、X264库编译安装

参考这里: https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/104919095

三、核心代码


	
	
		
		
			
			
				#include  
			

		

	

	
		
		
			
			
				
#include 

				

					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include  
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include 
						
					
				
				
					
						
							#include "include/x264.h"

/*摄像头相关的全局变量声明区域*/

				#define UVC_VIDEO_DEVICE "/dev/video0" /*UVC摄像头设备节点*/ 
			

int uvc_video_fd; /*存放摄像头设备节点的文件描述符*/

				unsigned char *video_memaddr_buffer[4]; /*存放的是摄像头映射出来的缓冲区首地址*/ 
			

int Image_Width; /*图像的宽度*/

int Image_Height; /*图像的高度*/

/*X264编码器相关的全局变量声明区域*/

				unsigned char *h264_buf=NULL;
			

				typedef struct 
			

{

x264_param_t *param;

x264_t *handle;

x264_picture_t *picture; //说明一个视频序列中每帧特点

x264_nal_t *nal;

}Encoder;

Encoder en;

FILE *h264_fp; /*存放视频的文件*/

/*函数声明区域*/

				void X264_close_encoder(void); //关闭解码器 
			

函数功能: 处理退出的信号

				void exit_sighandler(int sig) 
			

{

/*关闭视频文件*/

fclose(h264_fp);

//关闭摄像头

close(uvc_video_fd);

//释放缓冲区

free(h264_buf);

//退出进程

exit(1);

}

/*设置视频录制相关参数*/

				static int x264_param_apply_preset(x264_param_t *param, const char *preset) 
			

{

char *end;

int i = strtol( preset, &end, 10 );

				if( *end == 0 && i >= 0 && i < sizeof(x264_preset_names)/sizeof(*x264_preset_names)-1 )
			

preset = x264_preset_names[i];

/*快4*/

if( !strcasecmp( preset, "ultrafast" ) )

{

param->i_frame_reference = 1;

param->i_scenecut_threshold = 0;

param->b_deblocking_filter = 0;

param->b_cabac = 0;

param->i_bframe = 0;

param->analyse.intra = 0;

param->analyse.inter = 0;

param->analyse.b_transform_8x8 = 0;

param->analyse.i_me_method = X264_ME_DIA;

param->analyse.i_subpel_refine = 0;

param->rc.i_aq_mode = 0;

param->analyse.b_mixed_references = 0;

param->analyse.i_trellis = 0;

param->i_bframe_adaptive = X264_B_ADAPT_NONE;

param->rc.b_mb_tree = 0;

param->analyse.i_weighted_pred = X264_WEIGHTP_NONE;

param->analyse.b_weighted_bipred = 0;

param->rc.i_lookahead = 0;

}

/*快3*/

				else if( !strcasecmp( preset, "superfast" ) )
			

{

param->analyse.inter = X264_ANALYSE_I8x8|X264_ANALYSE_I4x4;

param->analyse.i_me_method = X264_ME_DIA;

param->analyse.i_subpel_refine = 1;

param->i_frame_reference = 1;

param->analyse.b_mixed_references = 0;

param->analyse.i_trellis = 0;

param->rc.b_mb_tree = 0;

param->analyse.i_weighted_pred = X264_WEIGHTP_SIMPLE;

param->rc.i_lookahead = 0;

}

/*快2*/

				else if( !strcasecmp( preset, "veryfast" ) )
			

{

param->analyse.i_me_method = X264_ME_HEX;

param->analyse.i_subpel_refine = 2;

param->i_frame_reference = 1;

param->analyse.b_mixed_references = 0;

param->analyse.i_trellis = 0;

param->analyse.i_weighted_pred = X264_WEIGHTP_SIMPLE;

param->rc.i_lookahead = 10;

}

/*快1*/

				else if( !strcasecmp( preset, "faster" ) )
			

{

param->analyse.b_mixed_references = 0;

param->i_frame_reference = 2;

param->analyse.i_subpel_refine = 4;

param->analyse.i_weighted_pred = X264_WEIGHTP_SIMPLE;

param->rc.i_lookahead = 20;

}

/*快速*/

				else if( !strcasecmp( preset, "fast" ) )
			

{

param->i_frame_reference = 2;

param->analyse.i_subpel_refine = 6;

param->analyse.i_weighted_pred = X264_WEIGHTP_SIMPLE;

param->rc.i_lookahead = 30;

}

/*中等*/

				else if( !strcasecmp( preset, "medium" ) )
			

{

/* Default is medium */

}

/*慢速*/

				else if( !strcasecmp( preset, "slow" ) )
			

{

param->analyse.i_me_method = X264_ME_UMH;

param->analyse.i_subpel_refine = 8;

param->i_frame_reference = 5;

param->i_bframe_adaptive = X264_B_ADAPT_TRELLIS;

param->analyse.i_direct_mv_pred = X264_DIRECT_PRED_AUTO;

param->rc.i_lookahead = 50;

}

				else if( !strcasecmp( preset, "slower" ) )
			

{

param->analyse.i_me_method = X264_ME_UMH;

param->analyse.i_subpel_refine = 9;

param->i_frame_reference = 8;

param->i_bframe_adaptive = X264_B_ADAPT_TRELLIS;

param->analyse.i_direct_mv_pred = X264_DIRECT_PRED_AUTO;

param->analyse.inter |= X264_ANALYSE_PSUB8x8;

param->analyse.i_trellis = 2;

param->rc.i_lookahead = 60;

}

				else if( !strcasecmp( preset, "veryslow" ) )
			

{

param->analyse.i_me_method = X264_ME_UMH;

param->analyse.i_subpel_refine = 10;

}

else

{

return -1;

}

return 0;

}

/*开始视频压缩*/

				void compress_begin(Encoder *en, int width, int height)  
			

{

				en->param = (x264_param_t *) malloc(sizeof(x264_param_t));
			

				en->picture = (x264_picture_t *) malloc(sizeof(x264_picture_t));
			

x264_param_default(en->param); //编码器默认设置

/*订制编码器压缩的性能*/

x264_param_apply_preset(en->param,"medium");

en->param->i_width = width; //设置图像宽度

en->param->i_height = height; //设置图像高度

if((en->handle = x264_encoder_open(en->param)) == 0)

{

return;

}

				x264_picture_alloc(en->picture, X264_CSP_I420, en->param->i_width,en->param->i_height);
			

en->picture->img.i_csp = X264_CSP_I420;

en->picture->img.i_plane = 3;

}

/*结束压缩*/

				void compress_end(Encoder *en) 
			

{

if (en->picture)

{

x264_picture_clean(en->picture);

free(en->picture);

en->picture = 0;

}

if(en->param)

{

free(en->param);

en->param = 0;

}

if(en->handle)

{

x264_encoder_close(en->handle);

}

free(en);

}

/*初始化编码器*/

				void X264_init_encoder(int width,int height) 
			

{

compress_begin(&en,width,height);

				h264_buf=(uint8_t *)malloc(sizeof(uint8_t)*width*height*3);
			

				if(h264_buf==NULL)printf("X264缓冲区申请失败!\n");
			

}

/*压缩一帧数据*/

				int compress_frame(Encoder *en, int type, uint8_t *in, uint8_t *out) {
			

x264_picture_t pic_out;

int nNal = 0;

int result = 0;

				int i = 0 , j = 0 ;
			

uint8_t *p_out = out;

en->nal=NULL;

uint8_t *p422;

char *y = en->picture->img.plane[0];

char *u = en->picture->img.plane[1];

char *v = en->picture->img.plane[2];

				////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
			

int widthStep422 = en->param->i_width * 2;

				for(i = 0; i < en->param->i_height; i += 2)
			

{

p422 = in + i * widthStep422;

				for(j = 0; j < widthStep422; j+=4)
			

{

*(y++) = p422[j];

*(u++) = p422[j+1];

*(y++) = p422[j+2];

}

p422 += widthStep422;

				for(j = 0; j < widthStep422; j+=4)
			

{

*(y++) = p422[j];

*(v++) = p422[j+3];

*(y++) = p422[j+2];

}

switch (type) {

case 0:

en->picture->i_type = X264_TYPE_P;

break;

case 1:

en->picture->i_type = X264_TYPE_IDR;

break;

case 2:

en->picture->i_type = X264_TYPE_I;

break;

default:

en->picture->i_type = X264_TYPE_AUTO;

break;

}

/*开始264编码*/

if (x264_encoder_encode(en->handle, &(en->nal), &nNal, en->picture,

&pic_out) < 0) {

return -1;

}

en->picture->i_pts++;

for (i = 0; i < nNal; i++) {

memcpy(p_out, en->nal[i].p_payload, en->nal[i].i_payload);

p_out += en->nal[i].i_payload;

result += en->nal[i].i_payload;

}

return result;

//return nNal;

}

//编码并写入一帧数据

				void encode_frame(uint8_t *yuv_frame) 
			

{

int h264_length = 0;

//压缩一帧数据

h264_length = compress_frame(&en, -1, yuv_frame, h264_buf);

if(h264_length > 0)

{

printf("h264_length=%d\n",h264_length);

//写入视频文件

fwrite(h264_buf, h264_length,1,h264_fp);

}

函数功能: UVC摄像头初始化

返回值: 0表示成功

				int UVCvideoInit(void) 
			

{

/*1. 打开摄像头设备*/

uvc_video_fd=open(UVC_VIDEO_DEVICE,O_RDWR);

if(uvc_video_fd<0)

{

printf("%s 摄像头设备打开失败!\n",UVC_VIDEO_DEVICE);

return -1;

}

/*2. 设置摄像头的属性*/

				struct v4l2_format format; 
			

				memset(&format,0,sizeof(struct v4l2_format));
			

format.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; /*表示视频捕获设备*/

format.fmt.pix.width=320; /*预设的宽度*/

format.fmt.pix.height=240; /*预设的高度*/

format.fmt.pix.pixelformat=V4L2_PIX_FMT_YUYV; /*预设的格式*/

format.fmt.pix.field=V4L2_FIELD_ANY; /*系统自动设置: 帧属性*/

if(ioctl(uvc_video_fd,VIDIOC_S_FMT,&format)) /*设置摄像头的属性*/

{

printf("摄像头格式设置失败!\n");

return -2;

}

Image_Width=format.fmt.pix.width;

Image_Height=format.fmt.pix.height;

				printf("摄像头实际输出的图像尺寸:x=%d,y=%d\n",format.fmt.pix.width,format.fmt.pix.height);
			

if(format.fmt.pix.pixelformat==V4L2_PIX_FMT_YUYV)

{

printf("当前摄像头支持YUV格式图像输出!\n");

}

else

{

printf("当前摄像头不支持YUV格式图像输出!\n");

return -3;

}

/*3. 请求缓冲区: 申请摄像头数据采集的缓冲区*/

				struct v4l2_requestbuffers req_buff; 
			

				memset(&req_buff,0,sizeof(struct v4l2_requestbuffers));
			

req_buff.count=4; /*预设要申请4个缓冲区*/

req_buff.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; /*视频捕获设备*/

req_buff.memory=V4L2_MEMORY_MMAP; /*支持mmap内存映射*/

if(ioctl(uvc_video_fd,VIDIOC_REQBUFS,&req_buff)) /*申请缓冲区*/

{

printf("申请摄像头数据采集的缓冲区失败!\n");

return -4;

}

printf("摄像头缓冲区申请的数量: %d\n",req_buff.count);

/*4. 获取缓冲区的详细信息: 地址,编号*/

				struct v4l2_buffer buff_info; 
			

				memset(&buff_info,0,sizeof(struct v4l2_buffer));
			

int i;

for(i=0;i

{

buff_info.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; /*视频捕获设备*/

buff_info.memory=V4L2_MEMORY_MMAP; /*支持mmap内存映射*/

				if(ioctl(uvc_video_fd,VIDIOC_QUERYBUF,&buff_info)) /*获取缓冲区的详细信息*/ 
			

{

printf("获取缓冲区的详细信息失败!\n");

return -5;

}

				/*根据摄像头申请缓冲区信息: 使用mmap函数将内核的地址映射到进程空间*/ 
			

				video_memaddr_buffer[i]=mmap(NULL,buff_info.length,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,uvc_video_fd,buff_info.m.offset);
			

if(video_memaddr_buffer[i]==NULL)

{

printf("缓冲区映射失败!\n");

return -6;

}

/*5. 将缓冲区放入采集队列*/

				memset(&buff_info,0,sizeof(struct v4l2_buffer));
			

for(i=0;i

{

buff_info.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; /*视频捕获设备*/

buff_info.index=i; /*缓冲区的节点编号*/

buff_info.memory=V4L2_MEMORY_MMAP; /*支持mmap内存映射*/

				if(ioctl(uvc_video_fd,VIDIOC_QBUF,&buff_info)) /*根据节点编号将缓冲区放入队列*/ 
			

{

printf("根据节点编号将缓冲区放入队列失败!\n");

return -7;

}

/*6. 启动摄像头数据采集*/

int Type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

if(ioctl(uvc_video_fd,VIDIOC_STREAMON,&Type))

{

printf("启动摄像头数据采集失败!\n");

return -8;

}

return 0;

}

函数功能: 采集摄像头的数据,并进行处理

				void *pthread_video_Data_Handler(void *dev) 
			

{

/*循环采集摄像头的数据*/

				struct pollfd fds; 
			

fds.fd=uvc_video_fd;

fds.events=POLLIN;

				struct v4l2_buffer buff_info; 
			

				memset(&buff_info,0,sizeof(struct v4l2_buffer));
			

				int index=0; /*表示当前缓冲区的编号*/ 
			

printf("摄像头开始传输数据.......\n");

while(1)

{

/*1. 等待摄像头采集数据*/

poll(&fds,1,-1);

/*2. 取出一帧数据: 从采集队列里面取出一个缓冲区*/

buff_info.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; /*视频捕获设备*/

ioctl(uvc_video_fd,VIDIOC_DQBUF,&buff_info); /*从采集队列取出缓冲区*/

index=buff_info.index;

//printf("采集数据的缓冲区的编号:%d\n",index);

/*3. 处理数据: 进行H264编码*/

//video_memaddr_buffer[index]; /*当前存放数据的缓冲区地址*/

/*编码一帧数据*/

encode_frame(video_memaddr_buffer[index]);

/*4. 将缓冲区再次放入采集队列*/

buff_info.memory=V4L2_MEMORY_MMAP; /*支持mmap内存映射*/

buff_info.type=V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE; /*视频捕获设备*/

buff_info.index=index; /*缓冲区的节点编号*/

				ioctl(uvc_video_fd,VIDIOC_QBUF,&buff_info); /*根据节点编号将缓冲区放入队列*/ 
			

}

				int main(int argc,char **argv) 
			

{

if(argc!=2)

{

printf("./app <视频文件名称>\n");

return 0;

}

pthread_t thread;

/*绑定将要捕获的信号*/

signal(SIGINT,exit_sighandler);

signal(SIGSEGV,exit_sighandler);

signal(SIGPIPE,SIG_IGN);

/*1. 初始化摄像头*/

if(UVCvideoInit()!=0)

{

printf("摄像头数据采集客户端:初始化摄像头失败!\n");

exit(1);

}

/*2. 初始化编码器*/

X264_init_encoder(Image_Width,Image_Height);

/*3.创建存放视频的文件*/

h264_fp=fopen(argv[1],"wa+");

if(h264_fp==NULL)

{

printf("文件创建失败!\n");

exit(1);

}

/*4. 创建线程采集摄像头数据并编码*/

pthread_create(&thread,NULL,pthread_video_Data_Handler,NULL);

//设置线程的分离属性

pthread_detach(thread);

while(1)

{

}

四、编译方法


	
	
		
		
			
			
				CC=gcc
			

		

	

	
		
		
			
			
				all: 
			

		

	

	
		
		
			
			
				$(CC) x264_VideoEncode.c -o x264_video_encode -lx264 -L./lib -lpthread -lm -ldl

使用的是静态库链接编译。

五、运行示例

$ ./x264_video_encode 123.x264

在本地生成一个123.x264文件，可以使用mplayer或者vlc播放器播放。

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