FFMPEG RTSP 使用 libx264 流到 MPEG4/H264 文件

Question

大家好，

我正在尝试将 H264 格式的 RTSP 流转码/再复用到 MPEG4 容器中，其中仅包含 H264 视频流。基本上，网络摄像头输出到 MP4 容器中。

我可以使用以下代码生成编码不佳的 MP4：

// Variables here for demo
AVFormatContext * video_file_output_format = nullptr;
AVFormatContext * rtsp_format_context = nullptr;
AVCodecContext * video_file_codec_context = nullptr;
AVCodecContext * rtsp_vidstream_codec_context = nullptr;
AVPacket packet = {0};
AVStream * video_file_stream = nullptr;
AVCodec * rtsp_decoder_codec = nullptr;
int errorNum = 0, video_stream_index = 0;
std::string outputMP4file = "D:\\somemp4file.mp4";

// begin
AVDictionary * opts = nullptr;
av_dict_set(&opts, "rtsp_transport", "tcp", 0);

if ((errorNum = avformat_open_input(&rtsp_format_context, uriANSI.c_str(), NULL, &opts)) < 0) {
    errOut << "Connection failed: avformat_open_input failed with error " << errorNum << ":\r\n" << ErrorRead(errorNum);
    TacticalAbort();
    return;
}

rtsp_format_context->max_analyze_duration = 50000;
if ((errorNum = avformat_find_stream_info(rtsp_format_context, NULL)) < 0) {
    errOut << "Connection failed: avformat_find_stream_info failed with error " << errorNum << ":\r\n" << ErrorRead(errorNum);
    TacticalAbort();
    return;
}

video_stream_index = errorNum = av_find_best_stream(rtsp_format_context, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, NULL, 0);

if (video_stream_index < 0) {
    errOut << "Connection in unexpected state; made a connection, but there was no video stream.\r\n"
        "Attempts to find a video stream resulted in error " << errorNum << ": " << ErrorRead(errorNum);
    TacticalAbort();
    return;
}

rtsp_vidstream_codec_context = rtsp_format_context->streams[video_stream_index]->codec;

av_init_packet(&packet);

if (!(video_file_output_format = av_guess_format(NULL, outputMP4file.c_str(),  NULL))) {
    TacticalAbort();
    throw std::exception("av_guess_format");
}

if (!(rtsp_decoder_codec = avcodec_find_decoder(rtsp_vidstream_codec_context->codec_id))) {
    errOut << "Connection failed: connected, but avcodec_find_decoder returned null.\r\n"
        "Couldn't find codec with an AV_CODEC_ID value of " << rtsp_vidstream_codec_context->codec_id << ".";
    TacticalAbort();
    return;
}

video_file_format_context = avformat_alloc_context();
video_file_format_context->oformat = video_file_output_format;

if (strcpy_s(video_file_format_context->filename, sizeof(video_file_format_context->filename), outputMP4file.c_str())) {
    errOut << "Couldn't open video file: strcpy_s failed with error " << errno << ".";
    std::string log = errOut.str();
    TacticalAbort();
    throw std::exception("strcpy_s");
}

if (!(video_file_encoder_codec = avcodec_find_encoder(video_file_output_format->video_codec))) {
    TacticalAbort();
    throw std::exception("avcodec_find_encoder");
}

// MARKER ONE

if (!outputMP4file.empty() &&
    !(video_file_output_format->flags & AVFMT_NOFILE) &&
    (errorNum = avio_open2(&video_file_format_context->pb, outputMP4file.c_str(), AVIO_FLAG_WRITE, nullptr, &opts)) < 0) {
    errOut << "Couldn't open video file \"" << outputMP4file << "\" for writing : avio_open2 failed with error " << errorNum << ": " << ErrorRead(errorNum);
    TacticalAbort();
    return;
}

// Create stream in MP4 file
if (!(video_file_stream = avformat_new_stream(video_file_format_context, video_file_encoder_codec))) {
    TacticalAbort();
    return;
}

AVCodecContext * video_file_codec_context = video_file_stream->codec;

// MARKER TWO

// error -22/-21 in avio_open2 if this is skipped
if ((errorNum = avcodec_copy_context(video_file_codec_context, rtsp_vidstream_codec_context)) != 0) {
    TacticalAbort();
    throw std::exception("avcodec_copy_context");
}

//video_file_codec_context->codec_tag = 0;

/*
// MARKER 3 - is this not needed? Examples suggest not.
if ((errorNum = avcodec_open2(video_file_codec_context, video_file_encoder_codec, &opts)) < 0)
{
    errOut << "Couldn't open video file codec context: avcodec_open2 failed with error " << errorNum << ": " << ErrorRead(errorNum);
    std::string log = errOut.str();
    TacticalAbort();
    throw std::exception("avcodec_open2, video file");
}*/

//video_file_format_context->flags |= AVFMT_FLAG_GENPTS;
if (video_file_format_context->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER)
{
    video_file_codec_context->flags |= CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
}

if ((errorNum = avformat_write_header(video_file_format_context, &opts)) < 0) {
    errOut << "Couldn't open video file: avformat_write_header failed with error " << errorNum << ":\r\n" << ErrorRead(errorNum);
    std::string log = errOut.str();
    TacticalAbort();
    return;
}

但是，有几个问题：

1. 我无法将任何 x264 选项传递给输出文件。输出 H264 匹配输入 H264 的配置文件/级别 - 将相机切换到不同的型号会切换 H264 级别。
2. 输出文件的时间明显关闭。
3. 输出文件的持续时间大量关闭。几秒钟的镜头变成了几个小时，尽管播放时间不匹配。 （FWIW，我正在使用 VLC 播放它们。）

传递 x264 选项

如果我手动增加每个数据包的 PTS，并将 DTS 设置为 PTS，它会播放得太快，在一秒钟的播放时间内大约需要 2-3 秒的素材，并且持续时间长达数小时。镜头也模糊了几秒钟，大约每秒 10 秒的镜头。

如果我让 FFMPEG 决定（带或不带 GENPTS 标志），该文件具有可变帧速率（可能与预期一致），但它会立即播放整个文件并且持续时间也很长（超过 40 小时几秒钟）。持续时间不是“真实的”，因为文件会立即播放。

在 Marker One，我尝试通过将选项传递给 avio_open2 来设置配置文件。 libx264 会简单地忽略这些选项。我试过了：

av_dict_set(&opts, "vprofile", "main", 0);
av_dict_set(&opts, "profile", "main", 0); // error, missing '('
// FF_PROFILE_H264_MAIN equals 77, so I also tried
av_dict_set(&opts, "vprofile", "77", 0); 
av_dict_set(&opts, "profile", "77", 0);

它似乎确实读取了配置文件设置，但它不使用它们。在标记二处，我尝试将其设置在 avio_open2 之后，avformat_write_header 之前。

// I tried all 4 av_dict_set from earlier, passing it to avformat_write_header.
// None had any effect, they weren't consumed.
av_opt_set(video_file_codec_context, "profile", "77", 0);
av_opt_set(video_file_codec_context, "profile", "main", 0);
video_file_codec_context->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
av_opt_set(video_file_codec_context->priv_data, "profile", "77", 0);
av_opt_set(video_file_codec_context->priv_data, "profile", "main", 0);

与 privdata 混淆使程序不稳定，但当时我正在尝试任何事情。 我想通过传递设置来解决问题 1，因为我想它会成为解决问题 2 或 3 的任何尝试的瓶颈。

我已经在这个月的大部分时间里一直在摆弄这个。我已经阅读了几十个文档、问答和示例。有不少已经过时了。

任何帮助将不胜感激。

干杯

Answer 1

好的，首先，我没有使用ffmpeg，而是一个名为libav 的ffmpeg 分支。不要混淆，ffmpeg 是更新的，而 libav 被用于一些 Linux 发行版。

为 Visual Studio 编译

升级到主分支后，我不得不再次手动编译它，因为我在 Visual Studio 中使用它，并且唯一的静态库是 G++，所以链接不能很好地工作。

官方指南是https://trac.ffmpeg.org/wiki/CompilationGuide/MSVC。
首先，这样编译可以正常工作：
确保 VS 在 PATH 中。您的 PATH 应按此顺序：

C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio XX.0\VC\bin
D:\MinGW\msys64\mingw32\bin  
D:\MinGW\msys64\usr\bin  
D:\MinGW\bin

然后运行 ​​Visual Studio x86 Native Tools 提示符。应该在您的开始菜单中。
在 CMD 中，运行
(your path to MinGW)\msys64\msys2_shell.cmd -full-path
在创建的 MinGW 窗口中，运行：
$ cd /your dev path/
$ git clone https://git.ffmpeg.org/ffmpeg.git ffmpeg
大约五分钟后，您将在 ffmpeg 子文件夹中获得 FFMPEG 源代码。
通过以下方式访问源：
$ cd ffmpeg
然后运行：
$ which link
如果它不提供来自 PATH 的 VS 路径，而是提供 usr/link 或 usr/bin/link，请类似地重命名：
$ mv /usr/bin/link.exe /usr/bin/msys-link.exe
如果它确实跳过了 $ mv 步骤。

最后，运行这个命令：
$ ./configure --toolchain=msvc 和你想要的任何其他命令行
（你可以通过./configure --help查看命令行）
它可能会长时间处于不活动状态。完成后，您将获得几页输出。

然后运行：
$ make
$ make install

注意静态构建（使用--enable-static 配置），虽然您获得Windows 静态lib 文件，但它会生成带有扩展名*.a 文件的它们。只需重命名为 .lib。
（可以使用cmd：ren *.a *.lib）

使用 FFMPEG

要从 FFMPEG RTSP复制到文件，使用源配置文件、级别等，只需使用：

1. 读取网络帧av_read_frame(rtsp_format_context)
2. 传给 MP4 av_write_frame(video_file_format_context)

您不需要打开 AVCodecContext、解码器或编码器；只需avformat_open_input，以及视频文件 AVFormatContext 和 AVIOContext。

如果你想重新编码，你必须：

1. 读取网络帧
   av_read_frame(rtsp_format_context)
2. 将数据包传递给解码器
   avcodec_send_packet(rtsp_decoder_context)
3. 从解码器读取帧（循环中）
   avcodec_receive_frame(rtsp_decoder_context)
4. 将每个解码帧发送到编码器
   avcodec_send_frame(video_file_encoder_context)
5. 从编码器读取数据包（循环中）
   avcodec_receive_packet(video_file_encoder_context)
6. 将每个编码包发送到输出视频av_write_frame(video_file_format_context)

一些陷阱

• 手动复制宽度、高度和像素格式。对于 H264，它是 YUV420P。
  例如，对于 3.1 级，profile high：

    AVCodecParameters * video_file_codec_params = video_file_stream->codecpar;
    video_file_codec_params->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
    video_file_codec_params->format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
    video_file_codec_params->level = 31;
    video_file_codec_params->width = rtsp_vidstream->codecpar->width;
    video_file_codec_params->height = rtsp_vidstream->codecpar->height;
  

• libx264 通过 avcodec_open2 中的 opts 参数接受 H264 预设。 “非常快”预设示例：

    AVDictionary * mydict;
    av_dict_set(&mydict, "preset", "veryfast", 0);
    avcodec_open2(video_file_encoder_context, video_file_encoder_codec, &opts)
    // avcodec_open2 returns < 0 for errors.
    // Recognised options will be removed from the mydict variable.
    // If all are recognised, mydict will be NULL.
  

• 输出时序是一个不稳定的东西。在``之前使用它。

    video_file_stream->avg_frame_rate = rtsp_vidstream->avg_frame_rate;
    video_file_stream->r_frame_rate = rtsp_vidstream->r_frame_rate;
    video_file_stream->time_base = rtsp_vidstream->time_base;
    video_file_encoder_context->time_base = rtsp_vidstream_codec_context->time_base;
    // Decreasing GOP size for more seek positions doesn't end well.
    // libx264 forces the new GOP size.
    video_file_encoder_context->gop_size = rtsp_vidstream_codec_context->gop_size;
    if ((errorNum = avcodec_open2(video_file_encoder_context,...)) < 0) {
        // an error...
    }
  

• H264 可能会以双倍速度写入文件，因此播放速度会加倍。要更改这一点，请手动使用编码数据包的时间：

    packet->pts = packet->dts = frameNum++;
    av_packet_rescale_ts(packet, video_file_encoder_context->time_base, video_file_stream->time_base);
    packet->pts *= 2;
    packet->dts *= 2;
    av_interleaved_write_frame(video_file_format_context, packet)
    // av_interleaved_write_frame returns < 0 for errors.
  

  请注意，我们将av_write_frame 切换为av_interleaved_write_frame，并同时设置PTS 和DTS。 frameNum 应该是一个 int64_t，并且应该从 0 开始（尽管这不是必需的）。

  另请注意，av_rescale_ts 调用的参数是视频文件编码器上下文，而视频文件流 - 不涉及 RTSP。

• VLC 媒体播放器不会播放以 4 或更低的 FPS 编码的 H.264 流。 因此，如果您的 RTSP 流显示第一个解码帧并且从不播放，或者在视频结束之前显示纯绿色，请确保您的 FPS 足够高。 （即 VLC v2.2.4）