x264编解码库 -介绍和使用示例

x264编解码库 -介绍和使用示例

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/xiaoshuaijinniu/article/details/140747921

X264简单介绍

编译x264

上一篇介绍了，如何基于Windows vs环境编译x264的步骤，点击查看

x264简单介绍

x264是一个专门用于H264/MPEG-4 AVC视频编解码的开源库，始于2004年，目标就是为了 提供一个高效 稳定 高质量的H264编解码。在2012年左右大规模用于各个商业场景和开源框架中。

x264的优势

1. x264实现了H.264标准的所有高级特性，相同的图像质量下，实现了更高的压缩率，也就是数据更少了质量更高了，特别是低比特率下，提供更好的质量。
2. 支持多线程编码，可以利用多核处理器，提高编解码速率
3. 开源使用，而且应用平台很多，可以说是成为了行业标准，比如FFmpeg,VLC、YouTube、Twitch等等

x264与FFmpeg的关系

FFmpeg是一个开源的针对多媒体处理的开源库，音视频编解码、复用、流媒体、过滤、播放等功能，FFmpeg内部兼容支持了链接外部x264的使用，也就是在编译FFmpeg时，可以开启x264的模块使用，然后使用时，FFmpeg会遍历已注册的编解码器，找到x264编码器，FFmpeg内部也有自己的h264编解码器，之前性能不如x264，但现在发展的也足够一般情况下去使用了，所有可以根据自身的需求去选择。

通过集成 x264，FFmpeg 可以提供高效的 H.264 编码功能。FFmpeg 的灵活性和多功能性使其成为许多媒体处理任务的首选工具，而 x264 的高效编码能力则进一步增强了 FFmpeg 的性能。

x264 编解码原理

x264 的编码过程主要包括以下几个步骤：

1. 分块与分片：将输入图像分成多个宏块，每个宏块进一步划分为 4x4 或 8x8 的子块。
2. 预测编码：使用帧内预测和帧间预测减少冗余数据。帧内预测通过相邻像素预测当前块，帧间预测通过参考之前或之后的帧预测当前块。
3. 变换和量化：对预测残差进行离散余弦变换（DCT）和量化，减少不重要的高频系数。
4. 熵编码：使用 CABAC 或 CAVLC（上下文自适应变长编码）对量化后的系数进行熵编码，提高压缩效率。
5. 输出比特流：将编码后的数据打包成 NAL（网络抽象层）单元，形成最终的 H.264 比特流。

通过这些步骤，x264 能够实现高效的视频压缩，同时保持较高的图像质量。

进一步学习资源

• x264 官方文档
• FFmpeg 官方文档
• H.264 标准文档

demo效果

完整代码

#include <iostream>
#include <string>
#include "stdint.h"
#pragma warning(disable : 4996) // 禁用4996号警告
#pragma comment(lib, "libx264.lib") // 链接x264库文件
extern "C"
{
#include "x264shared/include/x264.h"
#include "x264shared/include/x264_config.h"
}
// 读取 YUV 图像
int read_yuv_frame(FILE *fp, x264_picture_t *pic, int width, int height) {
    int y_size = width * height;  // 计算Y分量大小
    int uv_size = y_size / 4;     // 计算U和V分量大小，YUV 4:2:0格式下为Y的四分之一
    // 从文件中读取Y分量数据
    if (fread(pic->img.plane[0], 1, y_size, fp) != y_size) {
        return -1; // 如果读取失败，返回-1
    }
    // 从文件中读取U分量数据
    if (fread(pic->img.plane[1], 1, uv_size, fp) != uv_size) {
        return -1; // 如果读取失败，返回-1
    }
    // 从文件中读取V分量数据
    if (fread(pic->img.plane[2], 1, uv_size, fp) != uv_size) {
        return -1; // 如果读取失败，返回-1
    }
    return 0; // 成功读取返回0
}
int main(int argc, char** argv)
{
    printf("hello world.\n"); // 打印测试信息
    // 打开输入YUV文件
    FILE* in_file = fopen("E:\\hs\\hspro\\u00264demo\\bin\\yuv_420-352x288.yuv", "rb");
    // 打开输出H.264文件
    FILE* out_file = fopen("E:\\hs\\hspro\\u00264demo\\bin\\x.h264", "wb");
    
    if (!in_file) {
        fprintf(stderr, "Failed to open input file\n"); // 如果输入文件打开失败，打印错误信息
        return -1;
    }
    if (!out_file) {
        fprintf(stderr, "Failed to open output file\n"); // 如果输出文件打开失败，打印错误信息
        fclose(in_file); // 关闭已打开的输入文件
        return -1;
    }
    x264_t *encoder;              // x264编码器
    x264_picture_t pic_in, pic_out; // 输入和输出图像
    x264_param_t param;           // 编码参数
    x264_nal_t *nals;             // NAL单元
    int num_nals;                 // NAL单元数量
    // 初始化编码参数，使用“medium”预设和“zerolatency”选项
    x264_param_default_preset(&param, "medium", "zerolatency");
    param.i_bitdepth = 8;         // 位深度设置为8位
    param.i_csp = X264_CSP_I420;  // 色彩空间设置为I420
    param.i_width = 352;          // 视频宽度设置为352
    param.i_height = 288;         // 视频高度设置为288
    param.i_fps_num = 25;         // 帧率分子设置为25
    param.i_fps_den = 1;          // 帧率分母设置为1
    // 应用高质量的编码配置文件
    x264_param_apply_profile(&param, "high");
    // 打开x264编码器，使用设置好的参数
    encoder = x264_encoder_open(&param);
    if (!encoder) {
        fprintf(stderr, "Failed to open encoder\n"); // 如果编码器打开失败，打印错误信息
        fclose(in_file); // 关闭已打开的输入文件
        fclose(out_file); // 关闭已打开的输出文件
        return -1;
    }
    // 分配输入图像内存
    x264_picture_alloc(&pic_in, param.i_csp, param.i_width, param.i_height);
    // 初始化输出图像
    x264_picture_init(&pic_out);
    int frame_count = 0; // 初始化帧计数器
    // 从文件中读取一帧YUV图像并进行编码
    while (read_yuv_frame(in_file, &pic_in, param.i_width, param.i_height) == 0) {
        pic_in.i_pts = frame_count++; // 设置图像的时间戳（PTS）
        // 使用x264编码器编码图像，生成NAL单元
        int frame_size = x264_encoder_encode(encoder, &nals, &num_nals, &pic_in, &pic_out);
        if (frame_size < 0) {
            fprintf(stderr, "Failed to encode frame\n"); // 如果编码失败，打印错误信息
            x264_picture_clean(&pic_in); // 清理输入图像内存
            x264_encoder_close(encoder); // 关闭编码器
            fclose(in_file); // 关闭输入文件
            fclose(out_file); // 关闭输出文件
            return -1;
        }
        // 写入编码后的NAL单元到输出文件
        for (int i = 0; i < num_nals; i++) {
            fwrite(nals[i].p_payload, 1, nals[i].i_payload, out_file);
        }
    }
    // 清理输入图像内存
    x264_picture_clean(&pic_in);
    // 关闭编码器
    x264_encoder_close(encoder);
    // 关闭输入文件
    fclose(in_file);
    // 关闭输出文件
    fclose(out_file);
    return 0; // 程序成功结束
}