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本文简单记录一下FFmpeg的libavcodec中与libx264接口部分的源代码。该部分源代码位于“libavcodec/libx264.c”中。正是有了这部分代码，使得FFmpeg可以调用libx264编码H.264视频。

函数调用关系图

FFmpeg的libavcodec中的libx264.c的函数调用关系如下图所示。

从图中可以看出，libx264对应的AVCodec结构体ff_libx264_encoder中设定编码器初始化函数是X264_init()，编码一帧数据的函数是X264_frame()，编码器关闭函数是X264_close()。

X264_init()调用了如下函数：

[libx264 API] x264_param_default()：设置默认参数。
[libx264 API] x264_param_default_preset()：设置默认preset。
convert_pix_fmt()：将FFmpeg像素格式转换为libx264像素格式。
[libx264 API] x264_param_apply_profile()：设置Profile。
[libx264 API] x264_encoder_open()：打开编码器。
[libx264 API] x264_encoder_headers()：需要全局头的时候，输出头信息。
X264_frame()调用了如下函数：

[libx264 API] x264_encoder_encode()：编码一帧数据。
[libx264 API] x264_encoder_delayed_frames()：输出编码器中缓存的数据。
encode_nals()：将编码后得到的x264_nal_t转换为AVPacket。
X264_close()调用了如下函数：

[libx264 API] x264_encoder_close()：关闭编码器。

下文将会分别分析X264_init()，X264_frame()和X264_close()这三个函数。

ff_libx264_encoder

ff_libx264_encoder是libx264对应的AVCodec结构体，定义如下所示。

[cpp] view plain copy
  • AVCodec ff_libx264_encoder = {
  • .name             = "libx264",
  • .long_name        = NULL_IF_CONFIG_SMALL( "libx264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10"),
  • .type             = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
  • .id               = AV_CODEC_ID_H264,
  • .priv_data_size   = sizeof(X264Context),
  • .init             = X264_init,
  • .encode2          = X264_frame,
  • .close            = X264_close,
  • .capabilities     = CODEC_CAP_DELAY | CODEC_CAP_AUTO_THREADS,
  • .priv_class       = &x264_class,
  • .defaults         = x264_defaults,
  • .init_static_data = X264_init_static,

    • 从ff_libx264_encoder定义中可以看出：init()指向X264_init()，encode2()指向 X264_frame()， close()指向 X264_close()。此外priv_class指向一个x264_class静态结构体，该结构体是libx264对应的AVClass，定义如下。

    [cpp] view plain copy
  • static const AVClass x264_class = {
  • .class_name = "libx264",
  • .item_name  = av_default_item_name,
  • .option     = options, //选项
  • .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,

    • x264_class中的option指向一个options[]静态数组，其中包含了libx264支持的AVOption选项，如下所示。

    [cpp] view plain copy
  • //FFmpeg针对libx264提供的可以通过AVOption设置的选项
  • #define OFFSET(x) offsetof(X264Context, x)
  • #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
  • static const AVOption options[] = {
  • { "preset", "Set the encoding preset (cf. x264 --fullhelp)",   OFFSET(preset),        AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "medium" }, 0, 0, VE},
  • { "tune", "Tune the encoding params (cf. x264 --fullhelp)",  OFFSET(tune),          AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE},
  • { "profile", "Set profile restrictions (cf. x264 --fullhelp) ", OFFSET(profile),       AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE},
  • { "fastfirstpass", "Use fast settings when encoding first pass",      OFFSET(fastfirstpass), AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = 1 }, 0, 1, VE},
  • { "level", "Specify level (as defined by Annex A)", OFFSET(level), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, 0, 0, VE},
  • { "passlogfile", "Filename for 2 pass stats", OFFSET(stats), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, 0, 0, VE},
  • { "wpredp", "Weighted prediction for P-frames", OFFSET(wpredp), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, 0, 0, VE},
  • { "x264opts", "x264 options", OFFSET(x264opts), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str=NULL}, 0, 0, VE},
  • { "crf", "Select the quality for constant quality mode",    OFFSET(crf),           AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE },
  • { "crf_max", "In CRF mode, prevents VBV from lowering quality beyond this point.",OFFSET(crf_max), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE },
  • { "qp", "Constant quantization parameter rate control method",OFFSET(cqp),        AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE },
  • { "aq-mode", "AQ method",                                       OFFSET(aq_mode),       AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE, "aq_mode"},
  • { "none",          NULL,                              0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = X264_AQ_NONE},         INT_MIN, INT_MAX, VE, "aq_mode" },
  • { "variance", "Variance AQ (complexity mask)",   0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = X264_AQ_VARIANCE},     INT_MIN, INT_MAX, VE, "aq_mode" },
  • { "autovariance", "Auto-variance AQ (experimental)", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = X264_AQ_AUTOVARIANCE}, INT_MIN, INT_MAX, VE, "aq_mode" },
  • { "aq-strength", "AQ strength. Reduces blocking and blurring in flat and textured areas.", OFFSET(aq_strength), AV_OPT_TYPE_FLOAT, {.dbl = -1}, -1, FLT_MAX, VE},
  • { "psy", "Use psychovisual optimizations.",                 OFFSET(psy),           AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
  • { "psy-rd", "Strength of psychovisual optimization, in <psy-rd>:<psy-trellis> format.", OFFSET(psy_rd), AV_OPT_TYPE_STRING,  {0 }, 0, 0, VE},
  • { "rc-lookahead", "Number of frames to look ahead for frametype and ratecontrol", OFFSET(rc_lookahead), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE },
  • { "weightb", "Weighted prediction for B-frames.",               OFFSET(weightb),       AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
  • { "weightp", "Weighted prediction analysis method.",            OFFSET(weightp),       AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE, "weightp" },
  • { "none",          NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = X264_WEIGHTP_NONE},   INT_MIN, INT_MAX, VE, "weightp" },
  • { "simple",        NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = X264_WEIGHTP_SIMPLE}, INT_MIN, INT_MAX, VE, "weightp" },
  • { "smart",         NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = X264_WEIGHTP_SMART},  INT_MIN, INT_MAX, VE, "weightp" },
  • { "ssim", "Calculate and print SSIM stats.",                 OFFSET(ssim),          AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
  • { "intra-refresh", "Use Periodic Intra Refresh instead of IDR frames.",OFFSET(intra_refresh),AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
  • { "bluray-compat", "Bluray compatibility workarounds.",               OFFSET(bluray_compat) ,AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
  • { "b-bias", "Influences how often B-frames are used",          OFFSET(b_bias),        AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = INT_MIN}, INT_MIN, INT_MAX, VE },
  • { "b-pyramid", "Keep some B-frames as references.",               OFFSET(b_pyramid),     AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE, "b_pyramid" },
  • { "none",          NULL,                                  0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = X264_B_PYRAMID_NONE},   INT_MIN, INT_MAX, VE, "b_pyramid" },
  • { "strict", "Strictly hierarchical pyramid",       0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = X264_B_PYRAMID_STRICT}, INT_MIN, INT_MAX, VE, "b_pyramid" },
  • { "normal", "Non-strict (not Blu-ray compatible)", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = X264_B_PYRAMID_NORMAL}, INT_MIN, INT_MAX, VE, "b_pyramid" },
  • { "mixed-refs", "One reference per partition, as opposed to one reference per macroblock", OFFSET(mixed_refs), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1}, -1, 1, VE },
  • { "8x8dct", "High profile 8x8 transform.",                     OFFSET(dct8x8),        AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, 1, VE},
  • { "fast-pskip",    NULL,                                              OFFSET(fast_pskip),    AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, 1, VE},
  • { "aud", "Use access unit delimiters.",                     OFFSET(aud),           AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, 1, VE},
  • { "mbtree", "Use macroblock tree ratecontrol.",                OFFSET(mbtree),        AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, 1, VE},
  • { "deblock", "Loop filter parameters, in <alpha:beta> form.",   OFFSET(deblock),       AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 },  0, 0, VE},
  • { "cplxblur", "Reduce fluctuations in QP (before curve compression)", OFFSET(cplxblur), AV_OPT_TYPE_FLOAT,  {.dbl = -1 }, -1, FLT_MAX, VE},
  • { "partitions", "A comma-separated list of partitions to consider. "
  • "Possible values: p8x8, p4x4, b8x8, i8x8, i4x4, none, all", OFFSET(partitions), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE},
  • { "direct-pred", "Direct MV prediction mode",                       OFFSET(direct_pred),   AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE, "direct-pred" },
  • { "none",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = X264_DIRECT_PRED_NONE },     0, 0, VE, "direct-pred" },
  • { "spatial",       NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = X264_DIRECT_PRED_SPATIAL },  0, 0, VE, "direct-pred" },
  • { "temporal",      NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = X264_DIRECT_PRED_TEMPORAL }, 0, 0, VE, "direct-pred" },
  • { "auto",          NULL,      0,    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = X264_DIRECT_PRED_AUTO },     0, 0, VE, "direct-pred" },
  • { "slice-max-size", "Limit the size of each slice in bytes",           OFFSET(slice_max_size),AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE },
  • { "stats", "Filename for 2 pass stats",                       OFFSET(stats),         AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 },  0,       0, VE },
  • { "nal-hrd", "Signal HRD information (requires vbv-bufsize; "
  • "cbr not allowed in .mp4)",                        OFFSET(nal_hrd),       AV_OPT_TYPE_INT,    { .i64 = -1 }, -1, INT_MAX, VE, "nal-hrd" },
  • { "none",          NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = X264_NAL_HRD_NONE}, INT_MIN, INT_MAX, VE, "nal-hrd" },
  • { "vbr",           NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = X264_NAL_HRD_VBR},  INT_MIN, INT_MAX, VE, "nal-hrd" },
  • { "cbr",           NULL, 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = X264_NAL_HRD_CBR},  INT_MIN, INT_MAX, VE, "nal-hrd" },
  • { "avcintra-class", "AVC-Intra class 50/100/200",                      OFFSET(avcintra_class),AV_OPT_TYPE_INT,     { .i64 = -1 }, -1, 200   , VE},
  • { "x264-params", "Override the x264 configuration using a :-separated list of key=value parameters", OFFSET(x264_params), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
  • { NULL },

    • options[]数组中包含的选项支持在FFmpeg中通过AVOption进行设置。

    X264_init()

    X264_init()用于初始化libx264编码器。该函数的定义如下所示。

    [cpp] view plain copy
  • if (avctx->global_quality > 0)
  • av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "-qscale is ignored, -crf is recommended.\n");
  • //[libx264 API] 设置默认参数
  • x264_param_default(&x4->params);
  • x4->params.b_deblocking_filter         = avctx->flags & CODEC_FLAG_LOOP_FILTER;
  • if (x4->preset || x4->tune)
  • if (x264_param_default_preset(&x4->params, x4->preset, x4->tune) < 0) { //[libx264 API] 设置preset
  • int i;
  • av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error setting preset/tune %s/%s.\n", x4->preset, x4->tune);
  • av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Possible presets:");
  • for (i = 0; x264_preset_names[i]; i++)
  • av_log(avctx, AV_LOG_INFO, " %s", x264_preset_names[i]);
  • av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "\n");
  • av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Possible tunes:");
  • for (i = 0; x264_tune_names[i]; i++)
  • av_log(avctx, AV_LOG_INFO, " %s", x264_tune_names[i]);
  • av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "\n");
  • return AVERROR(EINVAL);
  • if (avctx->level > 0)
  • x4->params.i_level_idc = avctx->level;
  • //libx264日志输出设置为FFmpeg的日志输出
  • x4->params.pf_log               = X264_log;
  • x4->params.p_log_private        = avctx;
  • x4->params.i_log_level          = X264_LOG_DEBUG;
  • //FFmpeg像素格式映射到libx264
  • x4->params.i_csp                = convert_pix_fmt(avctx->pix_fmt);
  • OPT_STR( "weightp", x4->wpredp);
  • //FFmpeg码率映射到libx264
  • if (avctx->bit_rate) {
  • x4->params.rc.i_bitrate   = avctx->bit_rate / 1000;
  • x4->params.rc.i_rc_method = X264_RC_ABR;
  • x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = avctx->rc_buffer_size / 1000;
  • x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = avctx->rc_max_rate    / 1000;
  • x4->params.rc.b_stat_write      = avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS1;
  • if (avctx->flags & CODEC_FLAG_PASS2) {
  • x4->params.rc.b_stat_read = 1;
  • } else {
  • if (x4->crf >= 0) {
  • x4->params.rc.i_rc_method   = X264_RC_CRF;
  • x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
  • } else if (x4->cqp >= 0) {
  • x4->params.rc.i_rc_method   = X264_RC_CQP;
  • x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
  • if (x4->crf_max >= 0)
  • x4->params.rc.f_rf_constant_max = x4->crf_max;
  • if (avctx->rc_buffer_size && avctx->rc_initial_buffer_occupancy > 0 &&
  • (avctx->rc_initial_buffer_occupancy <= avctx->rc_buffer_size)) {
  • x4->params.rc.f_vbv_buffer_init =
  • ( float)avctx->rc_initial_buffer_occupancy / avctx->rc_buffer_size;
  • OPT_STR( "level", x4->level);
  • if (avctx->i_quant_factor > 0)
  • x4->params.rc.f_ip_factor         = 1 / fabs(avctx->i_quant_factor);
  • if (avctx->b_quant_factor > 0)
  • x4->params.rc.f_pb_factor         = avctx->b_quant_factor;
  • if (avctx->chromaoffset)
  • x4->params.analyse.i_chroma_qp_offset = avctx->chromaoffset;
  • //FFmpeg运动估计方法映射到libx264
  • if (avctx->me_method == ME_EPZS)
  • x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_DIA;
  • else if (avctx->me_method == ME_HEX)
  • x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_HEX;
  • else if (avctx->me_method == ME_UMH)
  • x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_UMH;
  • else if (avctx->me_method == ME_FULL)
  • x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_ESA;
  • else if (avctx->me_method == ME_TESA)
  • x4->params.analyse.i_me_method = X264_ME_TESA;
  • //把AVCodecContext的值（主要是编码时候的一些通用选项）映射到x264_param_t
  • if (avctx->gop_size >= 0)
  • x4->params.i_keyint_max         = avctx->gop_size;
  • if (avctx->max_b_frames >= 0)
  • x4->params.i_bframe             = avctx->max_b_frames;
  • if (avctx->scenechange_threshold >= 0)
  • x4->params.i_scenecut_threshold = avctx->scenechange_threshold;
  • if (avctx->qmin >= 0)
  • x4->params.rc.i_qp_min          = avctx->qmin;
  • if (avctx->qmax >= 0)
  • x4->params.rc.i_qp_max          = avctx->qmax;
  • if (avctx->max_qdiff >= 0)
  • x4->params.rc.i_qp_step         = avctx->max_qdiff;
  • if (avctx->qblur >= 0)
  • x4->params.rc.f_qblur           = avctx->qblur; /* temporally blur quants */
  • if (avctx->qcompress >= 0)
  • x4->params.rc.f_qcompress       = avctx->qcompress; /* 0.0 => cbr, 1.0 => constant qp */
  • if (avctx->refs >= 0)
  • x4->params.i_frame_reference    = avctx->refs;
  • else if (x4->level) {
  • int i;
  • int mbn = FF_CEIL_RSHIFT(avctx->width, 4) * FF_CEIL_RSHIFT(avctx->height, 4);
  • int level_id = -1;
  • char *tail;
  • int scale = X264_BUILD < 129 ? 384 : 1;
  • if (!strcmp(x4->level, "1b")) {
  • level_id = 9;
  • } else if (strlen(x4->level) <= 3){
  • level_id = av_strtod(x4->level, &tail) * 10 + 0.5;
  • if (*tail)
  • level_id = -1;
  • if (level_id <= 0)
  • av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Failed to parse level\n");
  • for (i = 0; i<x264_levels[i].level_idc; i++)
  • if (x264_levels[i].level_idc == level_id)
  • x4->params.i_frame_reference = av_clip(x264_levels[i].dpb / mbn / scale, 1, x4->params.i_frame_reference);
  • if (avctx->trellis >= 0)
  • x4->params.analyse.i_trellis    = avctx->trellis;
  • if (avctx->me_range >= 0)
  • x4->params.analyse.i_me_range   = avctx->me_range;
  • if (avctx->noise_reduction >= 0)
  • x4->params.analyse.i_noise_reduction = avctx->noise_reduction;
  • if (avctx->me_subpel_quality >= 0)
  • x4->params.analyse.i_subpel_refine   = avctx->me_subpel_quality;
  • if (avctx->b_frame_strategy >= 0)
  • x4->params.i_bframe_adaptive = avctx->b_frame_strategy;
  • if (avctx->keyint_min >= 0)
  • x4->params.i_keyint_min = avctx->keyint_min;
  • if (avctx->coder_type >= 0)
  • x4->params.b_cabac = avctx->coder_type == FF_CODER_TYPE_AC;
  • if (avctx->me_cmp >= 0)
  • x4->params.analyse.b_chroma_me = avctx->me_cmp & FF_CMP_CHROMA;
  • //把X264Context中的信息（主要是针对于libx264的一些选项）映射到x264_param_t
  • if (x4->aq_mode >= 0)
  • x4->params.rc.i_aq_mode = x4->aq_mode;
  • if (x4->aq_strength >= 0)
  • x4->params.rc.f_aq_strength = x4->aq_strength;
  • PARSE_X264_OPT( "psy-rd", psy_rd);
  • PARSE_X264_OPT( "deblock", deblock);
  • PARSE_X264_OPT( "partitions", partitions);
  • PARSE_X264_OPT( "stats", stats);
  • if (x4->psy >= 0)
  • x4->params.analyse.b_psy  = x4->psy;
  • if (x4->rc_lookahead >= 0)
  • x4->params.rc.i_lookahead = x4->rc_lookahead;
  • if (x4->weightp >= 0)
  • x4->params.analyse.i_weighted_pred = x4->weightp;
  • if (x4->weightb >= 0)
  • x4->params.analyse.b_weighted_bipred = x4->weightb;
  • if (x4->cplxblur >= 0)
  • x4->params.rc.f_complexity_blur = x4->cplxblur;
  • if (x4->ssim >= 0)
  • x4->params.analyse.b_ssim = x4->ssim;
  • if (x4->intra_refresh >= 0)
  • x4->params.b_intra_refresh = x4->intra_refresh;
  • if (x4->bluray_compat >= 0) {
  • x4->params.b_bluray_compat = x4->bluray_compat;
  • x4->params.b_vfr_input = 0;
  • if (x4->avcintra_class >= 0)
  • #if X264_BUILD >= 142
  • x4->params.i_avcintra_class = x4->avcintra_class;
  • #else
  • av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
  • "x264 too old for AVC Intra, at least version 142 needed\n");
  • #endif
  • if (x4->b_bias != INT_MIN)
  • x4->params.i_bframe_bias              = x4->b_bias;
  • if (x4->b_pyramid >= 0)
  • x4->params.i_bframe_pyramid = x4->b_pyramid;
  • if (x4->mixed_refs >= 0)
  • x4->params.analyse.b_mixed_references = x4->mixed_refs;
  • if (x4->dct8x8 >= 0)
  • x4->params.analyse.b_transform_8x8    = x4->dct8x8;
  • if (x4->fast_pskip >= 0)
  • x4->params.analyse.b_fast_pskip       = x4->fast_pskip;
  • if (x4->aud >= 0)
  • x4->params.b_aud                      = x4->aud;
  • if (x4->mbtree >= 0)
  • x4->params.rc.b_mb_tree               = x4->mbtree;
  • if (x4->direct_pred >= 0)
  • x4->params.analyse.i_direct_mv_pred   = x4->direct_pred;
  • if (x4->slice_max_size >= 0)
  • x4->params.i_slice_max_size =  x4->slice_max_size;
  • else {
  • * Allow x264 to be instructed through AVCodecContext about the maximum
  • * size of the RTP payload. For example, this enables the production of
  • * payload suitable for the H.264 RTP packetization-mode 0 i.e. single
  • * NAL unit per RTP packet.
  • if (avctx->rtp_payload_size)
  • x4->params.i_slice_max_size = avctx->rtp_payload_size;
  • if (x4->fastfirstpass)
  • x264_param_apply_fastfirstpass(&x4->params);
  • /* Allow specifying the x264 profile through AVCodecContext. */
  • //设置Profile
  • if (!x4->profile)
  • switch (avctx->profile) {
  • case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
  • x4->profile = av_strdup( "baseline");
  • break;
  • case FF_PROFILE_H264_HIGH:
  • x4->profile = av_strdup( "high");
  • break;
  • case FF_PROFILE_H264_HIGH_10:
  • x4->profile = av_strdup( "high10");
  • break;
  • case FF_PROFILE_H264_HIGH_422:
  • x4->profile = av_strdup( "high422");
  • break;
  • case FF_PROFILE_H264_HIGH_444:
  • x4->profile = av_strdup( "high444");
  • break;
  • case FF_PROFILE_H264_MAIN:
  • x4->profile = av_strdup( "main");
  • break;
  • default:
  • break;
  • if (x4->nal_hrd >= 0)
  • x4->params.i_nal_hrd = x4->nal_hrd;
  • if (x4->profile)
  • if (x264_param_apply_profile(&x4->params, x4->profile) < 0) {
  • int i;
  • av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Error setting profile %s.\n", x4->profile);
  • av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "Possible profiles:");
  • for (i = 0; x264_profile_names[i]; i++)
  • av_log(avctx, AV_LOG_INFO, " %s", x264_profile_names[i]);
  • av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "\n");
  • return AVERROR(EINVAL);
  • //宽高，帧率等
  • x4->params.i_width          = avctx->width;
  • x4->params.i_height         = avctx->height;
  • av_reduce(&sw, &sh, avctx->sample_aspect_ratio.num, avctx->sample_aspect_ratio.den, 4096);
  • x4->params.vui.i_sar_width  = sw;
  • x4->params.vui.i_sar_height = sh;
  • x4->params.i_timebase_den = avctx->time_base.den;
  • x4->params.i_timebase_num = avctx->time_base.num;
  • x4->params.i_fps_num = avctx->time_base.den;
  • x4->params.i_fps_den = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
  • x4->params.analyse.b_psnr = avctx->flags & CODEC_FLAG_PSNR;
  • x4->params.i_threads      = avctx->thread_count;
  • if (avctx->thread_type)
  • x4->params.b_sliced_threads = avctx->thread_type == FF_THREAD_SLICE;
  • x4->params.b_interlaced   = avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT;
  • x4->params.b_open_gop     = !(avctx->flags & CODEC_FLAG_CLOSED_GOP);
  • x4->params.i_slice_count  = avctx->slices;
  • x4->params.vui.b_fullrange = avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P ||
  • avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P ||
  • avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P ||
  • avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG;
  • if (avctx->colorspace != AVCOL_SPC_UNSPECIFIED)
  • x4->params.vui.i_colmatrix = avctx->colorspace;
  • if (avctx->color_primaries != AVCOL_PRI_UNSPECIFIED)
  • x4->params.vui.i_colorprim = avctx->color_primaries;
  • if (avctx->color_trc != AVCOL_TRC_UNSPECIFIED)
  • x4->params.vui.i_transfer  = avctx->color_trc;
  • if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER)
  • x4->params.b_repeat_headers = 0;
  • if(x4->x264opts){
  • const char *p= x4->x264opts;
  • while(p){
  • char param[256]={0}, val[256]={0};
  • if(sscanf(p, "%255[^:=]=%255[^:]", param, val) == 1){
  • OPT_STR(param, "1");
  • } else
  • OPT_STR(param, val);
  • p= strchr(p, ':');
  • p+=!!p;
  • if (x4->x264_params) {
  • AVDictionary *dict    = NULL;
  • AVDictionaryEntry *en = NULL;
  • if (!av_dict_parse_string(&dict, x4->x264_params, "=", ":", 0)) {
  • while ((en = av_dict_get(dict, "", en, AV_DICT_IGNORE_SUFFIX))) {
  • if (x264_param_parse(&x4->params, en->key, en->value) < 0)
  • av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
  • "Error parsing option '%s = %s'.\n",
  • en->key, en->value);
  • av_dict_free(&dict);
  • // update AVCodecContext with x264 parameters
  • avctx->has_b_frames = x4->params.i_bframe ?
  • x4->params.i_bframe_pyramid ? 2 : 1 : 0;
  • if (avctx->max_b_frames < 0)
  • avctx->max_b_frames = 0;
  • avctx->bit_rate = x4->params.rc.i_bitrate*1000;
  • //-------------------------
  • //设置完参数后，打开编码器
  • x4->enc = x264_encoder_open(&x4->params);
  • if (!x4->enc)
  • return -1;
  • avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
  • if (!avctx->coded_frame)
  • return AVERROR(ENOMEM);
  • //如果需要全局头
  • if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
  • x264_nal_t *nal;
  • uint8_t *p;
  • int nnal, s, i;
  • s = x264_encoder_headers(x4->enc, &nal, &nnal);
  • avctx->extradata = p = av_malloc(s);
  • for (i = 0; i < nnal; i++) {
  • /* Don't put the SEI in extradata. */
  • if (nal[i].i_type == NAL_SEI) {
  • av_log(avctx, AV_LOG_INFO, "%s\n", nal[i].p_payload+25);
  • x4->sei_size = nal[i].i_payload;
  • x4->sei      = av_malloc(x4->sei_size);
  • memcpy(x4->sei, nal[i].p_payload, nal[i].i_payload);
  • continue;
  • memcpy(p, nal[i].p_payload, nal[i].i_payload);
  • p += nal[i].i_payload;
  • avctx->extradata_size = p - avctx->extradata;
  • return 0;

    • 从源代码可以看出，X264_init()主要将各种选项值传递给libx264。这些选项有两个来源：AVCodecContext和X264Context。AVCodecContext中包含了编码器的一些通用选项，而X264Context包含了一些libx264特有的选项。在这里需要注意，FFmpeg中的一些选项的单位和libx264中对应选项的单位是不一样的，因此需要做一些转换。例如像素格式的转换函数convert_pix_fmt()就是完成了这个功能。该函数的定义如下所示。

    [cpp] view plain copy
  • case AV_PIX_FMT_YUVJ420P:
  • case AV_PIX_FMT_YUV420P9:
  • case AV_PIX_FMT_YUV420P10: return X264_CSP_I420;
  • case AV_PIX_FMT_YUV422P:
  • case AV_PIX_FMT_YUVJ422P:
  • case AV_PIX_FMT_YUV422P10: return X264_CSP_I422;
  • case AV_PIX_FMT_YUV444P:
  • case AV_PIX_FMT_YUVJ444P:
  • case AV_PIX_FMT_YUV444P9:
  • case AV_PIX_FMT_YUV444P10: return X264_CSP_I444;
  • #ifdef X264_CSP_BGR
  • case AV_PIX_FMT_BGR24:
  • return X264_CSP_BGR;
  • case AV_PIX_FMT_RGB24:
  • return X264_CSP_RGB;
  • #endif
  • case AV_PIX_FMT_NV12: return X264_CSP_NV12;
  • case AV_PIX_FMT_NV16:
  • case AV_PIX_FMT_NV20: return X264_CSP_NV16;
  • return 0;

    • 可以看出convert_pix_fmt()将AV_PIX_FMT_XXX转换成了X264_CSP_XXX。
    在一切参数设置完毕后，X264_init()会调用x264_encoder_open()打开编码器，完成初始化工作。

    X264_frame()

    X264_frame()用于编码一帧视频数据。该函数的定义如下所示。

    [cpp] view plain copy
  • // AVFrame --> x264_picture_t --> x264_nal_t --> AVPacket
  • static int X264_frame(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt, const AVFrame *frame,
  • int *got_packet)
  • X264Context *x4 = ctx->priv_data;
  • x264_nal_t *nal;
  • int nnal, i, ret;
  • x264_picture_t pic_out = {0};
  • AVFrameSideData *side_data;
  • x264_picture_init( &x4->pic );
  • x4->pic.img.i_csp   = x4->params.i_csp;
  • if (x264_bit_depth > 8)
  • x4->pic.img.i_csp |= X264_CSP_HIGH_DEPTH;
  • x4->pic.img.i_plane = avfmt2_num_planes(ctx->pix_fmt);
  • if (frame) {
  • //将AVFrame中的数据赋值给x264_picture_t
  • // AVFrame --> x264_picture_t
  • for (i = 0; i < x4->pic.img.i_plane; i++) {
  • x4->pic.img.plane[i]    = frame->data[i];
  • x4->pic.img.i_stride[i] = frame->linesize[i];
  • x4->pic.i_pts  = frame->pts;
  • //设置帧类型
  • x4->pic.i_type =
  • frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I ? X264_TYPE_KEYFRAME :
  • frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_P ? X264_TYPE_P :
  • frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_B ? X264_TYPE_B :
  • X264_TYPE_AUTO;
  • //检查参数设置是否正确，不正确就重新设置
  • if (x4->avcintra_class < 0) {
  • if (x4->params.b_interlaced && x4->params.b_tff != frame->top_field_first) {
  • x4->params.b_tff = frame->top_field_first;
  • x264_encoder_reconfig(x4->enc, &x4->params);
  • if (x4->params.vui.i_sar_height != ctx->sample_aspect_ratio.den ||
  • x4->params.vui.i_sar_width  != ctx->sample_aspect_ratio.num) {
  • x4->params.vui.i_sar_height = ctx->sample_aspect_ratio.den;
  • x4->params.vui.i_sar_width  = ctx->sample_aspect_ratio.num;
  • x264_encoder_reconfig(x4->enc, &x4->params);
  • if (x4->params.rc.i_vbv_buffer_size != ctx->rc_buffer_size / 1000 ||
  • x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate != ctx->rc_max_rate    / 1000) {
  • x4->params.rc.i_vbv_buffer_size = ctx->rc_buffer_size / 1000;
  • x4->params.rc.i_vbv_max_bitrate = ctx->rc_max_rate    / 1000;
  • x264_encoder_reconfig(x4->enc, &x4->params);
  • if (x4->params.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR &&
  • x4->params.rc.i_bitrate != ctx->bit_rate / 1000) {
  • x4->params.rc.i_bitrate = ctx->bit_rate / 1000;
  • x264_encoder_reconfig(x4->enc, &x4->params);
  • if (x4->crf >= 0 &&
  • x4->params.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF &&
  • x4->params.rc.f_rf_constant != x4->crf) {
  • x4->params.rc.f_rf_constant = x4->crf;
  • x264_encoder_reconfig(x4->enc, &x4->params);
  • if (x4->params.rc.i_rc_method == X264_RC_CQP &&
  • x4->cqp >= 0 &&
  • x4->params.rc.i_qp_constant != x4->cqp) {
  • x4->params.rc.i_qp_constant = x4->cqp;
  • x264_encoder_reconfig(x4->enc, &x4->params);
  • if (x4->crf_max >= 0 &&
  • x4->params.rc.f_rf_constant_max != x4->crf_max) {
  • x4->params.rc.f_rf_constant_max = x4->crf_max;
  • x264_encoder_reconfig(x4->enc, &x4->params);
  • side_data = av_frame_get_side_data(frame, AV_FRAME_DATA_STEREO3D);
  • if (side_data) {
  • AVStereo3D *stereo = (AVStereo3D *)side_data->data;
  • int fpa_type;
  • switch (stereo->type) {
  • case AV_STEREO3D_CHECKERBOARD:
  • fpa_type = 0;
  • break;
  • case AV_STEREO3D_COLUMNS:
  • fpa_type = 1;
  • break;
  • case AV_STEREO3D_LINES:
  • fpa_type = 2;
  • break;
  • case AV_STEREO3D_SIDEBYSIDE:
  • fpa_type = 3;
  • break;
  • case AV_STEREO3D_TOPBOTTOM:
  • fpa_type = 4;
  • break;
  • case AV_STEREO3D_FRAMESEQUENCE:
  • fpa_type = 5;
  • break;
  • default:
  • fpa_type = -1;
  • break;
  • if (fpa_type != x4->params.i_frame_packing) {
  • x4->params.i_frame_packing = fpa_type;
  • x264_encoder_reconfig(x4->enc, &x4->params);
  • //[libx264 API] 编码
  • // x264_picture_t --> x264_nal_t
  • if (x264_encoder_encode(x4->enc, &nal, &nnal, frame? &x4->pic: NULL, &pic_out) < 0)
  • return -1;
  • //把x264_nal_t赋值给AVPacket
  • // x264_nal_t --> AVPacket
  • ret = encode_nals(ctx, pkt, nal, nnal);
  • if (ret < 0)
  • return -1;
  • } while (!ret && !frame && x264_encoder_delayed_frames(x4->enc));
  • //赋值AVPacket相关的字段
  • pkt->pts = pic_out.i_pts;
  • pkt->dts = pic_out.i_dts;
  • switch (pic_out.i_type) {
  • case X264_TYPE_IDR:
  • case X264_TYPE_I:
  • ctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
  • break;
  • case X264_TYPE_P:
  • ctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
  • break;
  • case X264_TYPE_B:
  • case X264_TYPE_BREF:
  • ctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
  • break;
  • pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY*pic_out.b_keyframe;
  • if (ret)
  • ctx->coded_frame->quality = (pic_out.i_qpplus1 - 1) * FF_QP2LAMBDA;
  • *got_packet = ret;
  • return 0;

    • 从源代码可以看出，X264_frame()调用x264_encoder_encode()完成了编码工作。x264_encoder_encode()的输入是x264_picture_t，输出是x264_nal_t；而X264_frame()的输入是AVFrame，输出是AVPacket。因此X264_frame()在调用编码函数前将AVFrame转换成了x264_picture_t，而在调用编码函数之后调用encode_nals()将x264_nal_t转换成了AVPacket。转换函数encode_nals()的定义如下所示。

    [cpp] view plain copy
  • static int encode_nals(AVCodecContext *ctx, AVPacket *pkt,
  • const x264_nal_t *nals, int nnal)
  • X264Context *x4 = ctx->priv_data;
  • uint8_t *p;
  • int i, size = x4->sei_size, ret;
  • if (!nnal)
  • return 0;
  • //NALU的大小
  • //可能有多个NALU
  • for (i = 0; i < nnal; i++)
  • size += nals[i].i_payload;
  • if ((ret = ff_alloc_packet2(ctx, pkt, size)) < 0)
  • return ret;
  • //p指向AVPacket的data
  • p = pkt->data;
  • /* Write the SEI as part of the first frame. */
  • if (x4->sei_size > 0 && nnal > 0) {
  • if (x4->sei_size > size) {
  • av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error: nal buffer is too small\n");
  • return -1;
  • memcpy(p, x4->sei, x4->sei_size);
  • p += x4->sei_size;
  • x4->sei_size = 0;
  • av_freep(&x4->sei);
  • //拷贝x264_nal_t的数据至AVPacket的数据
  • //可能有多个NALU
  • for (i = 0; i < nnal; i++){
  • memcpy(p, nals[i].p_payload, nals[i].i_payload);
  • p += nals[i].i_payload;
  • return 1;

    • 从源代码可以看出，encode_nals()的作用就是将多个x264_nal_t合并为一个AVPacket。

    X264_close()

    X264_close()用于关闭libx264解码器。该函数的定义如下所示。

    [cpp] view plain copy
  • static av_cold int X264_close(AVCodecContext *avctx)
  • X264Context *x4 = avctx->priv_data;
  • av_freep(&avctx->extradata);
  • av_freep(&x4->sei);
  • //[libx264 API] 关闭解码器
  • if (x4->enc)
  • x264_encoder_close(x4->enc);
  • av_frame_free(&avctx->coded_frame);
  • return 0;

    • 可以看出X264_close()调用x264_encoder_close()关闭了libx264编码器

     
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