V4L2采集YUYV数据—X264编码H264视频实例
前几天在网上买个罗技的C270摄像头,它支持YUYV(YUV422)和JPEG数据输出。它规格书上写的是支持HD720P(1280*720像素),在实际的调试过程中,我使用该分辨率会导致数据采集过慢。这里需要注意一下,罗技的摄像头C270在有些虚拟机上使用是有异常的,有些是不能映射到虚拟机上,有些是映射过去操作非常缓慢。因为之前在自己的开发板上调试过YUV420的摄像头,在此基础上改为YUYV数据格式,调试的时候还是遇到不少的问题。
x264库的编译可以见之前博客:http://blog.csdn.net/li_wen01/article/details/53571929
在PC上编译X264,可以直接执行下面三条命令:
./configure --enable-shared
make
make install
下面贴出x264部分的代码:
/*=============================================================================
# FileName: h264encoder.c
# Desc: this program aim to get image from USB camera,
# used the V4L2 interface.
# Author: licaibiao
# Version:
# LastChange: 2017-02-21
=============================================================================*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "./include/h264encoder.h"int WIDTH = 640;
int HEIGHT = 480;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); //set default param//en->param->rc.i_rc_method = X264_RC_CQP;// en->param->i_log_level = X264_LOG_NONE;en->param->i_threads = X264_SYNC_LOOKAHEAD_AUTO;en->param->i_width = width; //set frame widthen->param->i_height = height; //set frame heightWIDTH = width;HEIGHT = height;//en->param->i_frame_total = 0;//en->param->i_keyint_max = 10;en->param->rc.i_lookahead = 0; //en->param->i_bframe = 5; //en->param->b_open_gop = 0;//en->param->i_bframe_pyramid = 0;//en->param->i_bframe_adaptive = X264_B_ADAPT_TRELLIS;//en->param->rc.i_bitrate = 1024 * 10;//rate 10 kbpsen->param->i_fps_num = 30; en->param->i_fps_den = 1;en->param->i_csp = X264_CSP_I422;x264_param_apply_profile(en->param, x264_profile_names[4]); if ((en->handle = x264_encoder_open(en->param)) == 0) {return;}/* Create a new pic */x264_picture_alloc(en->picture, X264_CSP_I422, en->param->i_width,en->param->i_height);
}int compress_frame(Encoder *en, int type, uint8_t *in, uint8_t *out) {x264_picture_t pic_out;int index_y, index_u, index_v;int num;int nNal = -1;int result = 0;int i = 0;static long int pts = 0;uint8_t *p_out = out;char *y = en->picture->img.plane[0]; char *u = en->picture->img.plane[1]; char *v = en->picture->img.plane[2]; char * ptr;index_y = 0;index_u = 0;index_v = 0;num = WIDTH * HEIGHT * 2 - 4 ;for(i=0; i<num; i=i+4){*(y + (index_y++)) = *(in + i);*(u + (index_u++)) = *(in + i + 1);*(y + (index_y++)) = *(in + i + 2);*(v + (index_v++)) = *(in + i + 3);}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;}en->picture->i_pts = pts++;if (x264_encoder_encode(en->handle, &(en->nal), &nNal, en->picture,&pic_out) < 0) {return -1;}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;
}void compress_end(Encoder *en) {if (en->handle) {x264_encoder_close(en->handle);}if (en->picture) {x264_picture_clean(en->picture);free(en->picture);en->picture = 0;}if (en->param) {free(en->param);en->param = 0;}
}
上面的代码是配置x264编码器的,有下面几个地方需要特别注意:
(1)CSP参数的配置
en->param->i_csp = X264_CSP_I422;
在X264中默认的i_csp值是3,也就是X264_CSP_NV12 的值,如果采用YUYV(422)输入格式,这个值一定需要重新设置,不然会出现错误提示:x264 [error]: Invalid input colorspace 。这是因为在x264内核中他会把输入格式装换为下面三种中的一种:X264_CSP_NV12,X264_CSP_NV16,X264_CSP_I444.转换如下:
static int x264_frame_internal_csp( int external_csp )
{switch( external_csp & X264_CSP_MASK ){case X264_CSP_NV12:case X264_CSP_NV21:case X264_CSP_I420:case X264_CSP_YV12:return X264_CSP_NV12;case X264_CSP_NV16:case X264_CSP_I422:case X264_CSP_YV16:case X264_CSP_V210:return X264_CSP_NV16;case X264_CSP_I444:case X264_CSP_YV24:case X264_CSP_BGR:case X264_CSP_BGRA:case X264_CSP_RGB:return X264_CSP_I444;default:return X264_CSP_NONE;}
}
(2)profile类型设置
x264_param_apply_profile(en->param, x264_profile_names[4]);
在YUV422中,它不支持baseline,默认设置会提示:x264 [error]: baseline profile doesn't support 4:2:2 可以设置下面的其他参数:
x264_profile_names[] = { "baseline", "main", "high", "high10", "high422", "high444", 0 };
(3)图片内存分配
x264_picture_alloc(en->picture, X264_CSP_I422, en->param->i_width,en->param->i_height);
这里的第二个参数一定要与你的输入格式先对应,不然的话会出现内存溢出的错误。因为默认的分配图片内存大小是YUV420的。以640*480 分辨率来举例,YUV420 分配一帧图像的内存是450K,而我们YUV422的数据量是600K。
(4)Y,U,V 数据需要分离
for(i=0; i<num; i=i+4){*(y + (index_y++)) = *(in + i);*(u + (index_u++)) = *(in + i + 1);*(y + (index_y++)) = *(in + i + 2);*(v + (index_v++)) = *(in + i + 3);}
YUYV的数据是交错存储的,因此需要把他们分离出来单独存储,如果这里不做处理,图像就会出现异常。
(5)i_pts 参数需要递增
en->picture->i_pts = pts++;
i_pts = pts的参数是需要递增的,不让回出现警告:x264 [warning]: non-strictly-monotonic PTS
完整的编译运行结果如下:
[root@redhat test]# ls
h264encoder.c include lib main.c Makefile out
[root@redhat test]# make
gcc -g -c -o main.o main.c
gcc -g -c -o h264encoder.o h264encoder.c
gcc -g -o x264_test main.o h264encoder.o -lpthread -lx264 -lm
[root@redhat test]# ls
h264encoder.c h264encoder.o include lib main.c main.o Makefile out x264_test
[root@redhat test]# ./x264_test camera driver name is : uvcvideo
camera device name is : UVC Camera (046d:0825)
camera bus information: usb-0000:00:1a.0-1.1
n_buffer = 4
x264 [warning]: lookaheadless mb-tree requires intra refresh or infinite keyint
x264 [info]: using cpu capabilities: MMX2 SSE2Fast SSSE3 SSE4.2 AVX
x264 [info]: profile High 4:2:2, level 3.0, 4:2:2 8-bit
spend time 85.082031 s
x264 [info]: frame I:8 Avg QP:20.27 size: 21592
x264 [info]: frame P:503 Avg QP:21.18 size: 3119
x264 [info]: frame B:1485 Avg QP:22.03 size: 952
x264 [info]: consecutive B-frames: 0.8% 0.0% 0.0% 99.2%
x264 [info]: mb I I16..4: 11.9% 55.2% 32.9%
x264 [info]: mb P I16..4: 0.4% 0.2% 0.1% P16..4: 44.8% 7.9% 8.5% 0.0% 0.0% skip:38.2%
x264 [info]: mb B I16..4: 0.0% 0.0% 0.0% B16..8: 25.9% 0.6% 0.1% direct: 1.7% skip:71.7% L0:51.6% L1:47.0% BI: 1.4%
x264 [info]: 8x8 transform intra:46.7% inter:95.7%
x264 [info]: coded y,uvDC,uvAC intra: 60.5% 87.6% 59.7% inter: 5.7% 23.2% 0.9%
x264 [info]: i16 v,h,dc,p: 4% 8% 1% 87%
x264 [info]: i8 v,h,dc,ddl,ddr,vr,hd,vl,hu: 16% 39% 12% 3% 5% 4% 10% 4% 7%
x264 [info]: i4 v,h,dc,ddl,ddr,vr,hd,vl,hu: 24% 41% 8% 3% 4% 3% 8% 3% 4%
x264 [info]: i8c dc,h,v,p: 50% 22% 21% 6%
x264 [info]: Weighted P-Frames: Y:0.2% UV:0.0%
x264 [info]: ref P L0: 40.2% 4.8% 39.3% 15.7%
x264 [info]: ref B L0: 65.6% 20.4% 14.0%
x264 [info]: ref B L1: 91.2% 8.8%
x264 [info]: kb/s:379.47[root@redhat test]#
这里设置的分辨率是640*480 ,这样采集数据比较快。我编码2000帧数据需要的是大约85s,帧率大约在23fps 。也不知道具体是什么原因导致耗时这么长时间。
视频运行如下:
完整的工程下载路径:V4L2采集YUYV数据x264编码成H264视频
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