C++ ffmpeg硬件解碼的實(shí)現(xiàn)方法
什么是硬件解碼
普通解碼是利用cpu去解碼也就是軟件解碼 硬件解碼就是利用gpu去解碼
為什么要使用硬件解碼
首先最大的好處 快硬解播放出來(lái)的視頻較為流暢，并且能夠延長(zhǎng)移動(dòng)設(shè)備播放視頻的時(shí)間； 而軟解由于軟解加大CPU工作負(fù)荷，會(huì)占用過(guò)多的移動(dòng)CPU資源，如果CPU能力不足，則軟件也將受到影響 最主要就是一個(gè)字 快
怎樣使用硬件解碼
ffmpeg內(nèi)部為我們提供了友好的接口去實(shí)現(xiàn)硬件解碼
注意事項(xiàng)
ffmpeg內(nèi)部有很多編解碼器 并不是所有的編解碼器都支持硬件解碼 并且就算支持硬件解碼的編解碼器也不一定能支持你的顯卡 也就是說(shuō)在使用硬件解碼時(shí)我們首先要去判斷這個(gè)解碼器是否支持在這個(gè)平臺(tái)對(duì)這個(gè)顯卡進(jìn)行硬件編解碼 不然是無(wú)法使用的
對(duì)顯卡廠(chǎng)家SDK進(jìn)行封裝和集成，實(shí)現(xiàn)部分的硬件編解碼
其次在ffmpeg中軟件編解碼器可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)硬解加速。如在h264解碼器中可以使用cuda 加速，qsv加速，dxva2 加速，d3d11va加速，opencl加速等。cuda qsv等就是不同公司推出的針對(duì)gpu編程的工具包
AV_CODEC_ID_H264；代表是h264編解碼器。而name代表某一個(gè)編碼器或解碼器。通常我們使用avcodec_find_decoder(ID)和avcodec_find_encoder(ID)來(lái)解碼器和編碼器。默認(rèn)采用的軟件編解碼。如果我們需要使用硬件編解碼，采用avcodec_find_encoder_by_name（name）和avcodec_find_decoder_by_name(name)來(lái)指定編碼器。其他代碼流程與軟件編解碼一致。
//codec = avcodec_find_decoder(AV_CODEC_ID_H264);
codec = avcodec_find_decoder_by_name("h264_cuvid");
if (!codec) {
fprintf(stderr, "Codec not found\n");
exit(1);
}通過(guò)id找到的可能并不是你預(yù)期中的編解碼器 通過(guò)name找到的一定是你想要的
下面是ffmpeg官方的硬件解碼例子 我加上了中文注釋方便理解
#include <stdio.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libavutil/pixdesc.h>
#include <libavutil/hwcontext.h>
#include <libavutil/opt.h>
#include <libavutil/avassert.h>
#include <libavutil/imgutils.h>
static AVBufferRef *hw_device_ctx = NULL;
static enum AVPixelFormat hw_pix_fmt;
static FILE *output_file = NULL;
static int hw_decoder_init(AVCodecContext *ctx, const enum AVHWDeviceType type)
{
int err = 0;
//創(chuàng)建硬件設(shè)備信息上下文
if ((err = av_hwdevice_ctx_create(&hw_device_ctx, type,
NULL, NULL, 0)) < 0) {
fprintf(stderr, "Failed to create specified HW device.\n");
return err;
}
//綁定編解碼器上下文和硬件設(shè)備信息上下文
ctx->hw_device_ctx = av_buffer_ref(hw_device_ctx);
return err;
}
static enum AVPixelFormat get_hw_format(AVCodecContext *ctx,
const enum AVPixelFormat *pix_fmts)
{
const enum AVPixelFormat *p;
for (p = pix_fmts; *p != -1; p++) {
if (*p == hw_pix_fmt)
return *p;
}
fprintf(stderr, "Failed to get HW surface format.\n");
return AV_PIX_FMT_NONE;
}
static int decode_write(AVCodecContext *avctx, AVPacket *packet)
{
AVFrame *frame = NULL, *sw_frame = NULL;
AVFrame *tmp_frame = NULL;
uint8_t *buffer = NULL;
int size;
int ret = 0;
ret = avcodec_send_packet(avctx, packet);
if (ret < 0) {
fprintf(stderr, "Error during decoding\n");
return ret;
}
while (1) {
if (!(frame = av_frame_alloc()) || !(sw_frame = av_frame_alloc())) {
fprintf(stderr, "Can not alloc frame\n");
ret = AVERROR(ENOMEM);
goto fail;
}
ret = avcodec_receive_frame(avctx, frame);
if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF) {
av_frame_free(&frame);
av_frame_free(&sw_frame);
return 0;
}
else if (ret < 0) {
fprintf(stderr, "Error while decoding\n");
goto fail;
}
if (frame->format == hw_pix_fmt) {
/* retrieve data from GPU to CPU */
if ((ret = av_hwframe_transfer_data(sw_frame, frame, 0)) < 0) {
fprintf(stderr, "Error transferring the data to system memory\n");
goto fail;
}
tmp_frame = sw_frame;
}
else
tmp_frame = frame;
size = av_image_get_buffer_size(tmp_frame->format, tmp_frame->width,
tmp_frame->height, 1);
buffer = av_malloc(size);
if (!buffer) {
fprintf(stderr, "Can not alloc buffer\n");
ret = AVERROR(ENOMEM);
goto fail;
}
ret = av_image_copy_to_buffer(buffer, size,
(const uint8_t * const *)tmp_frame->data,
(const int *)tmp_frame->linesize, tmp_frame->format,
tmp_frame->width, tmp_frame->height, 1);
if (ret < 0) {
fprintf(stderr, "Can not copy image to buffer\n");
goto fail;
}
if ((ret = fwrite(buffer, 1, size, output_file)) < 0) {
fprintf(stderr, "Failed to dump raw data.\n");
goto fail;
}
fail:
av_frame_free(&frame);
av_frame_free(&sw_frame);
av_freep(&buffer);
if (ret < 0)
return ret;
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
AVFormatContext *input_ctx = NULL;
int video_stream, ret;
AVStream *video = NULL;
AVCodecContext *decoder_ctx = NULL;
AVCodec *decoder = NULL;
AVPacket packet;
enum AVHWDeviceType type;
int i;
if (argc < 4) {
fprintf(stderr, "Usage: %s <device type> <input file> <output file>\n", argv[0]);
return -1;
}
//通過(guò)你傳入的名字來(lái)找到對(duì)應(yīng)的硬件解碼類(lèi)型
type = av_hwdevice_find_type_by_name(argv[1]);
if (type == AV_HWDEVICE_TYPE_NONE) {
fprintf(stderr, "Device type %s is not supported.\n", argv[1]);
fprintf(stderr, "Available device types:");
while ((type = av_hwdevice_iterate_types(type)) != AV_HWDEVICE_TYPE_NONE)
fprintf(stderr, " %s", av_hwdevice_get_type_name(type));
fprintf(stderr, "\n");
return -1;
}
/* open the input file */
if (avformat_open_input(&input_ctx, argv[2], NULL, NULL) != 0) {
fprintf(stderr, "Cannot open input file '%s'\n", argv[2]);
return -1;
}
if (avformat_find_stream_info(input_ctx, NULL) < 0) {
fprintf(stderr, "Cannot find input stream information.\n");
return -1;
}
/* find the video stream information */
ret = av_find_best_stream(input_ctx, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, &decoder, 0);
if (ret < 0) {
fprintf(stderr, "Cannot find a video stream in the input file\n");
return -1;
}
video_stream = ret;
//去遍歷所有編解碼器支持的硬件解碼配置 如果和之前你指定的是一樣的 那么就可以繼續(xù)執(zhí)行了 不然就找不到
for (i = 0;; i++) {
const AVCodecHWConfig *config = avcodec_get_hw_config(decoder, i);
if (!config) {
fprintf(stderr, "Decoder %s does not support device type %s.\n",
decoder->name, av_hwdevice_get_type_name(type));
return -1;
}
if (config->methods & AV_CODEC_HW_CONFIG_METHOD_HW_DEVICE_CTX &&
config->device_type == type) {
//把硬件支持的像素格式設(shè)置進(jìn)去
hw_pix_fmt = config->pix_fmt;
break;
}
}
if (!(decoder_ctx = avcodec_alloc_context3(decoder)))
return AVERROR(ENOMEM);
video = input_ctx->streams[video_stream];
if (avcodec_parameters_to_context(decoder_ctx, video->codecpar) < 0)
return -1;
//填入回調(diào)函數(shù) 通過(guò)這個(gè)函數(shù) 編解碼器能夠知道顯卡支持的像素格式
decoder_ctx->get_format = get_hw_format;
if (hw_decoder_init(decoder_ctx, type) < 0)
return -1;
//綁定完成后 打開(kāi)編解碼器
if ((ret = avcodec_open2(decoder_ctx, decoder, NULL)) < 0) {
fprintf(stderr, "Failed to open codec for stream #%u\n", video_stream);
return -1;
}
/* open the file to dump raw data */
output_file = fopen(argv[3], "w+");
/* actual decoding and dump the raw data */
while (ret >= 0) {
if ((ret = av_read_frame(input_ctx, &packet)) < 0)
break;
if (video_stream == packet.stream_index)
ret = decode_write(decoder_ctx, &packet);
av_packet_unref(&packet);
}
/* flush the decoder */
packet.data = NULL;
packet.size = 0;
ret = decode_write(decoder_ctx, &packet);
av_packet_unref(&packet);
if (output_file)
fclose(output_file);
avcodec_free_context(&decoder_ctx);
avformat_close_input(&input_ctx);
av_buffer_unref(&hw_device_ctx);
return 0;
}關(guān)鍵函數(shù)解析
enum AVHWDeviceType av_hwdevice_find_type_by_name(const char *name);
通過(guò)傳入的參數(shù)查找對(duì)應(yīng)的硬件類(lèi)型 其中 AVHWDeviceType值如下
const AVCodecHWConfig *avcodec_get_hw_config(const AVCodec *codec, int index);
拿到編解碼器支持的硬件配置比如硬件支持的像素格式等等
static enum AVPixelFormat get_hw_format(AVCodecContext *ctx,
const enum AVPixelFormat *pix_fmts)
{
const enum AVPixelFormat *p;
for (p = pix_fmts; *p != -1; p++) {
if (*p == hw_pix_fmt)
return *p;
}
fprintf(stderr, "Failed to get HW surface format.\n");
return AV_PIX_FMT_NONE;
}這是一個(gè)回調(diào)函數(shù)，它的作用就是告訴解碼器codec自己的目標(biāo)像素格式是什么。在上一步驟獲取到了硬解碼器codec可以支持的目標(biāo)格式之后，就通過(guò)這個(gè)回調(diào)函數(shù)告知給codec
- fmt是這個(gè)解碼器codec支持的像素格式，且按照質(zhì)量?jī)?yōu)劣進(jìn)行排序；
- 如果沒(méi)有特別的需要，這個(gè)步驟是可以省略的。內(nèi)部默認(rèn)會(huì)使用“native”的格式。
int av_hwdevice_ctx_create(AVBufferRef **pdevice_ref, enum AVHWDeviceType type, const char *device, AVDictionary *opts, int flags)
這個(gè)函數(shù)的作用是，創(chuàng)建硬件設(shè)備相關(guān)的上下文信息AVHWDeviceContext，包括分配內(nèi)存資源、對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行初始化。
準(zhǔn)備好硬件設(shè)備上下文AVHWDeviceContext后，需要把這個(gè)信息綁定到AVCodecContext，就可以像軟解一樣的流程執(zhí)行解碼操作了。綁定操作如下
注意這里硬件設(shè)備信息上下文是通過(guò)AVBuffer來(lái)存儲(chǔ)的引用 并不是實(shí)體
int av_hwframe_transfer_data(AVFrame *dst, const AVFrame *src, int flags)
這個(gè)函數(shù)是負(fù)責(zé)在cpu內(nèi)存和硬件內(nèi)存（原文是hw surface）之間做數(shù)據(jù)交換的。也就是說(shuō)，它不但可以把數(shù)據(jù)從硬件surface上搬回系統(tǒng)內(nèi)存，反向操作也支持；甚至可以直接在硬件內(nèi)存之間做數(shù)據(jù)交互。
到此這篇關(guān)于C++ ffmpeg硬件解碼的實(shí)現(xiàn)方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ ffmpeg硬件解碼內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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