最简单的视频编码器：基于libx265（编码YUV为H.265）

http://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/42079101

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最简单的视频编码器系列文章列表：

最简单的视频编码器：编译

最简单的视频编码器：基于libx264（编码YUV为H.264）

最简单的视频编码器：基于libx265（编码YUV为H.265）

最简单的视频编码器：libvpx（编码YUV为VP8）

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本文记录一个最简单的基于libx265的H.265(HEVC)视频编码器。此前记录的编码器是通过FFmpeg调用libx265完成编码的，例如：

《最简单的基于FFmpeg的视频编码器-更新版（YUV编码为HEVC(H.265)）》

相比与上文中的编码器，本文记录的编码器属于“轻量级”的编码器。因为它不再包含FFmpeg的代码，直接调用libx265完成编码。因此项目的体积非常小巧。该编码器可以将输入的YUV数据编码为H.265码流文件。

流程图

调用libx265进行视频编码的流程图如下所示。

 

 

从流程图中可以看出x265的API和x264的API十分相似。它们在用法上只有微小的不同。

流程图中主要的函数如下所示。
x265_param_alloc()：为参数集结构体x265_param分配内存。
x265_param_default()：设置参数集结构体x265_param的缺省值。
x265_picture_alloc()：为图像结构体x265_picture分配内存。
x265_picture_init()：设置图像结构体x265_picture的缺省值。
x265_encoder_open()：打开编码器。
x265_encoder_encode()：编码一帧图像。
x265_encoder_close()：关闭编码器。
x265_picture_free()：释放x265_picture_alloc()申请的资源。
x265_param_free()：释放x265_param_alloc()申请的资源。

存储数据的结构体如下所示。
x265_picture：存储压缩编码前的像素数据。
x265_nal：存储压缩编码后的码流数据。

此外流程图中还包括一个“flush_encoder”模块，该模块使用的函数和编码模块是一样的。唯一的不同在于不再输入视频像素数据。它的作用是输出编码器中剩余的码流数据。

源代码

/**
 * 最简单的基于X265的视频编码器
 * Simplest X265 Encoder
 *
 * 雷霄骅 Lei Xiaohua
 * leixiaohua1020@126.com
 * 中国传媒大学/数字电视技术
 * Communication University of China / Digital TV Technology
 * http://blog.csdn.net/leixiaohua1020
 *
 * 本程序可以YUV格式的像素数据编码为H.265码流，是最简单的
 * 基于libx265的视频编码器
 *
 * This software encode YUV data to H.265 bitstream.
 * It's the simplest encoder example based on libx265.
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#if defined ( __cplusplus)
extern "C"
{
#include "x265.h"
};
#else
#include "x265.h"
#endif

int main(int argc, char** argv){
    int i,j;
    FILE *fp_src=NULL;
    FILE *fp_dst=NULL;
    int y_size;
    int buff_size;
    char *buff=NULL;
    int ret;
    x265_nal *pNals=NULL;
    uint32_t iNal=0;

    x265_param* pParam=NULL;
    x265_encoder* pHandle=NULL;
    x265_picture *pPic_in=NULL;

    //Encode 50 frame
    //if set 0, encode all frame
    int frame_num=50;
    int csp=X265_CSP_I420;
    int width=640,height=360;

    fp_src=fopen("../cuc_ieschool_640x360_yuv420p.yuv","rb");
    //fp_src=fopen("../cuc_ieschool_640x360_yuv444p.yuv","rb");

    fp_dst=fopen("cuc_ieschool.h265","wb");
    //Check
    if(fp_src==NULL||fp_dst==NULL){
        return -1;
    }

    pParam=x265_param_alloc();
    x265_param_default(pParam);
    pParam->bRepeatHeaders=1;//write sps,pps before keyframe
    pParam->internalCsp=csp;
    pParam->sourceWidth=width;
    pParam->sourceHeight=height;
    pParam->fpsNum=25;
    pParam->fpsDenom=1;
    //Init
    pHandle=x265_encoder_open(pParam);
    if(pHandle==NULL){
        printf("x265_encoder_open err
");
        return 0;
    }
    y_size = pParam->sourceWidth * pParam->sourceHeight;

    pPic_in = x265_picture_alloc();
    x265_picture_init(pParam,pPic_in);
    switch(csp){
    case X265_CSP_I444:{
        buff=(char *)malloc(y_size*3);
        pPic_in->planes[0]=buff;
        pPic_in->planes[1]=buff+y_size;
        pPic_in->planes[2]=buff+y_size*2;
        pPic_in->stride[0]=width;
        pPic_in->stride[1]=width;
        pPic_in->stride[2]=width;
        break;
                       }
    case X265_CSP_I420:{
        buff=(char *)malloc(y_size*3/2);
        pPic_in->planes[0]=buff;
        pPic_in->planes[1]=buff+y_size;
        pPic_in->planes[2]=buff+y_size*5/4;
        pPic_in->stride[0]=width;
        pPic_in->stride[1]=width/2;
        pPic_in->stride[2]=width/2;
        break;
                       }
    default:{
        printf("Colorspace Not Support.
");
        return -1;
            }
    }

    //detect frame number
    if(frame_num==0){
        fseek(fp_src,0,SEEK_END);
        switch(csp){
        case X265_CSP_I444:frame_num=ftell(fp_src)/(y_size*3);break;
        case X265_CSP_I420:frame_num=ftell(fp_src)/(y_size*3/2);break;
        default:printf("Colorspace Not Support.
");return -1;
        }
        fseek(fp_src,0,SEEK_SET);
    }

    //Loop to Encode
    for( i=0;i<frame_num;i++){
        switch(csp){
        case X265_CSP_I444:{
            fread(pPic_in->planes[0],1,y_size,fp_src);       //Y
            fread(pPic_in->planes[1],1,y_size,fp_src);       //U
            fread(pPic_in->planes[2],1,y_size,fp_src);       //V
            break;}
        case X265_CSP_I420:{
            fread(pPic_in->planes[0],1,y_size,fp_src);       //Y
            fread(pPic_in->planes[1],1,y_size/4,fp_src); //U
            fread(pPic_in->planes[2],1,y_size/4,fp_src); //V
            break;}
        default:{
            printf("Colorspace Not Support.
");
            return -1;}
        }

        ret=x265_encoder_encode(pHandle,&pNals,&iNal,pPic_in,NULL);
        printf("Succeed encode %5d frames
",i);

        for(j=0;j<iNal;j++){
            fwrite(pNals[j].payload,1,pNals[j].sizeBytes,fp_dst);
        }
    }
    //Flush Decoder
    while(1){
        ret=x265_encoder_encode(pHandle,&pNals,&iNal,NULL,NULL);
        if(ret==0){
            break;
        }
        printf("Flush 1 frame.
");

        for(j=0;j<iNal;j++){
            fwrite(pNals[j].payload,1,pNals[j].sizeBytes,fp_dst);
        }
    }

    x265_encoder_close(pHandle);
    x265_picture_free(pPic_in);
    x265_param_free(pParam);
    free(buff);
    fclose(fp_src);
    fclose(fp_dst);

    return 0;
}

运行结果

程序的输入为一个YUV文件（已经测试过YUV444P和YUV420P两种格式）。

输出为H.265码流文件。

H.265码流文件的信息如下所示。

下载

Simplest Encoder

项目主页

SourceForge：https://sourceforge.net/projects/simplestencoder/

Github：https://github.com/leixiaohua1020/simplest_encoder

开源中国：http://git.oschina.net/leixiaohua1020/simplest_encoder

CDSN下载地址：http://download.csdn.net/detail/leixiaohua1020/8284105

该解决方案包含了几个常见的编码器的使用示例：
simplest_vpx_encoder：最简单的基于libvpx的视频编码器
simplest_x264_encoder：最简单的基于libx264的视频编码器
simplest_x265_encoder：最简单的基于libx265的视频编码器