libavcodec / libx264不生成B幀

Question

我正在用C ++編寫一個應用程序，它使用libavcodec和libx264對視頻進行編碼。 然而，編碼數據最終比我預期的要大得多。 我分析了結果並發現我的編碼從未產生過B幀，只有I幀和P幀。

我創建了一個基於ffmpeg源代碼和示例的獨立實用程序來測試我的編碼器設置。 它讀入H.264文件，重新編碼解碼的幀，並使用ITU H.264附錄B格式將結果輸出到文件。 我還使用ffmpeg執行相同的操作，因此我可以與已知良好的實現進行比較。 我的實用程序從不輸出B幀，而ffmpeg則輸出。

我已經試圖弄清楚我的代碼沒有做什么ffmpeg。 我首先嘗試手動指定與B幀相關的編碼器設置。 這沒有效果。

然后我嘗試在gdb下運行ffmpeg和我的實用程序，並在打開編碼器之前比較AVStream，AVCodecContext和X264Context的內容，並手動設置看起來不同的任何字段。 即使設置相同，我仍然只生產I幀和P幀。

最后，我想也許問題出在我的時間戳處理上。 我重新設計了我的測試實用程序，以模仿ffmpeg使用的管道，並像ffmpeg那樣輸出時間戳調試輸出。 即使我的時間戳與ffmpeg相同，我仍然沒有得到B幀。

在這一點上，我不知道還有什么可以嘗試。 當我運行ffmpeg時，我使用下面的命令行運行它。 請注意，除了“超高速”預設外，我幾乎都使用默認值。

ffmpeg -v debug -i ~/annexb.264 -codec:v libx264 -preset superfast -g 30 -f h264 ./out.264

下面列出了配置編碼器的代碼。 它也指定了“超高速”預設。

static AVStream *add_video_stream(AVFormatContext *output_ctx, AVCodec **output_codec, enum AVCodecID codec_id)
{
    *output_codec = avcodec_find_encoder(codec_id);
    if (*output_codec == NULL) {
        printf("Could not find encoder for '%s' (%d)\n", avcodec_get_name(codec_id), codec_id);
        return NULL;
    }

    AVStream *output_stream = avformat_new_stream(output_ctx, *output_codec);
    if (output_stream == NULL) {
        printf("Could not create video stream.\n");
        return NULL;
    }
    output_stream->id = output_ctx->nb_streams - 1;
    AVCodecContext *codec_ctx = output_stream->codec;

    avcodec_get_context_defaults3(codec_ctx, *output_codec);

    codec_ctx->width = 1280;
    codec_ctx->height = 720;

    codec_ctx->time_base.den = 15000;
    codec_ctx->time_base.num = 1001;

/*    codec_ctx->gop_size = 30;*/
    codec_ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUVJ420P;

    // try to force B-frame output
/*    codec_ctx->max_b_frames = 3;*/
/*    codec_ctx->b_frame_strategy = 2;*/

    output_stream->sample_aspect_ratio.num = 1;
    output_stream->sample_aspect_ratio.den = 1;

    codec_ctx->sample_aspect_ratio.num = 1;
    codec_ctx->sample_aspect_ratio.den = 1;

    codec_ctx->chroma_sample_location = AVCHROMA_LOC_LEFT;

    codec_ctx->bits_per_raw_sample = 8;

    if ((output_ctx->oformat->flags & AVFMT_GLOBALHEADER) != 0) {
        codec_ctx->flags |= CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;
    }

    return output_stream;
}


int main(int argc, char **argv)
{
    // ... open input file 

    avformat_alloc_output_context2(&output_ctx, NULL, "h264", output_path);
    if (output_ctx == NULL) {
        fprintf(stderr, "Unable to allocate output context.\n");
        return 1;
    } 

    AVCodec *output_codec = NULL;
    output_stream = add_video_stream(output_ctx, &output_codec, output_ctx->oformat->video_codec);
    if (output_stream == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error adding video stream to output context.\n");
        return 1;
    }
    encode_ctx = output_stream->codec;

    // seems to have no effect
#if 0
    if (decode_ctx->extradata_size != 0) {
        size_t extradata_size = decode_ctx->extradata_size;
        printf("extradata_size: %zu\n", extradata_size);
        encode_ctx->extradata = av_mallocz(extradata_size + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
        memcpy(encode_ctx->extradata, decode_ctx->extradata, extradata_size);
        encode_ctx->extradata_size = extradata_size;
    }
#endif // 0

    AVDictionary *opts = NULL;
    av_dict_set(&opts, "preset", "superfast", 0);
    // av_dict_set(&opts, "threads", "auto", 0); // seems to have no effect

    ret = avcodec_open2(encode_ctx, output_codec, &opts);
    if (ret < 0) {
        fprintf(stderr, "Unable to open output video cocec: %s\n", av_err2str(ret));
        return 1;
    }

    // ... decoding/encoding loop, clean up, etc.

    return 0;
}

我的測試實用程序生成以下調試輸出，您可以在其中看到沒有生成的B幀：

[libx264 @ 0x1b8c9c0] using mv_range_thread = 56
[libx264 @ 0x1b8c9c0] using SAR=1/1
[libx264 @ 0x1b8c9c0] using cpu capabilities: MMX2 SSE2Fast SSSE3 SSE4.2 AVX
[libx264 @ 0x1b8c9c0] profile High, level 3.1
Output #0, h264, to './out.264':
    Stream #0:0, 0, 1/90000: Video: h264, yuvj420p, 1280x720 [SAR 1:1 DAR 16:9], 1001/15000, q=-1--1, 90k tbn, 14.99 tbc

<SNIP>

[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame=   0 QP=17.22 NAL=3 Slice:I Poc:0   I:3600 P:0    SKIP:0    size=122837 bytes
[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame=   1 QP=18.03 NAL=2 Slice:P Poc:2   I:411  P:1825 SKIP:1364 size=25863 bytes
[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame=   2 QP=17.03 NAL=2 Slice:P Poc:4   I:369  P:2159 SKIP:1072 size=37880 bytes
[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame=   3 QP=16.90 NAL=2 Slice:P Poc:6   I:498  P:2330 SKIP:772  size=50509 bytes
[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame=   4 QP=16.68 NAL=2 Slice:P Poc:8   I:504  P:2233 SKIP:863  size=50791 bytes
[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame=   5 QP=16.52 NAL=2 Slice:P Poc:10  I:513  P:2286 SKIP:801  size=51820 bytes
[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame=   6 QP=16.49 NAL=2 Slice:P Poc:12  I:461  P:2293 SKIP:846  size=51311 bytes
[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame=   7 QP=16.65 NAL=2 Slice:P Poc:14  I:476  P:2287 SKIP:837  size=51196 bytes
[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame=   8 QP=16.66 NAL=2 Slice:P Poc:16  I:508  P:2240 SKIP:852  size=51577 bytes
[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame=   9 QP=16.55 NAL=2 Slice:P Poc:18  I:477  P:2278 SKIP:845  size=51531 bytes
[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame=  10 QP=16.67 NAL=2 Slice:P Poc:20  I:517  P:2233 SKIP:850  size=51946 bytes

<SNIP>

[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame I:7     Avg QP:13.71  size:152207
[libx264 @ 0x1b8c9c0] frame P:190   Avg QP:16.66  size: 50949
[libx264 @ 0x1b8c9c0] mb I  I16..4: 27.1% 30.8% 42.1%
[libx264 @ 0x1b8c9c0] mb P  I16..4:  6.8%  6.0%  0.8%  P16..4: 61.8%  0.0%  0.0%  0.0%  0.0%    skip:24.7%
[libx264 @ 0x1b8c9c0] 8x8 transform intra:41.2% inter:86.9%
[libx264 @ 0x1b8c9c0] coded y,uvDC,uvAC intra: 92.2% 28.3% 5.4% inter: 50.3% 1.9% 0.0%
[libx264 @ 0x1b8c9c0] i16 v,h,dc,p:  7%  7% 77%  8%
[libx264 @ 0x1b8c9c0] i8 v,h,dc,ddl,ddr,vr,hd,vl,hu:  7% 15% 49%  6%  4%  3%  5%  3%  8%
[libx264 @ 0x1b8c9c0] i4 v,h,dc,ddl,ddr,vr,hd,vl,hu: 19% 25% 24%  6%  7%  4%  6%  3%  6%
[libx264 @ 0x1b8c9c0] i8c dc,h,v,p: 72% 14% 10%  4%
[libx264 @ 0x1b8c9c0] Weighted P-Frames: Y:0.0% UV:0.0%
[libx264 @ 0x1b8c9c0] kb/s:6539.11

另一方面，ffmpeg產生幾乎相同但包括B幀的以下輸出：

[libx264 @ 0x20b9c40] using mv_range_thread = 56
[libx264 @ 0x20b9c40] using SAR=1/1
[libx264 @ 0x20b9c40] using cpu capabilities: MMX2 SSE2Fast SSSE3 SSE4.2 AVX
[libx264 @ 0x20b9c40] profile High, level 3.1
[h264 @ 0x20b8160] detected 4 logical cores
Output #0, h264, to './out.264':
  Metadata:
    encoder         : Lavf54.63.104
    Stream #0:0, 0, 1/90000: Video: h264, yuvj420p, 1280x720 [SAR 1:1 DAR 16:9], 1001/15000, q=-1--1, 90k tbn, 14.99 tbc
Stream mapping:
  Stream #0:0 -> #0:0 (h264 -> libx264)

<SNIP>

[libx264 @ 0x20b9c40] frame=   0 QP=17.22 NAL=3 Slice:I Poc:0   I:3600 P:0    SKIP:0    size=122835 bytes
[libx264 @ 0x20b9c40] frame=   1 QP=18.75 NAL=2 Slice:P Poc:8   I:984  P:2045 SKIP:571  size=54208 bytes
[libx264 @ 0x20b9c40] frame=   2 QP=19.40 NAL=2 Slice:B Poc:4   I:447  P:1581 SKIP:1572 size=24930 bytes
[libx264 @ 0x20b9c40] frame=   3 QP=19.78 NAL=0 Slice:B Poc:2   I:199  P:1002 SKIP:2399 size=10717 bytes
[libx264 @ 0x20b9c40] frame=   4 QP=20.19 NAL=0 Slice:B Poc:6   I:204  P:1155 SKIP:2241 size=15937 bytes
[libx264 @ 0x20b9c40] frame=   5 QP=18.11 NAL=2 Slice:P Poc:16  I:990  P:2221 SKIP:389  size=64240 bytes
[libx264 @ 0x20b9c40] frame=   6 QP=19.35 NAL=2 Slice:B Poc:12  I:439  P:1784 SKIP:1377 size=34048 bytes
[libx264 @ 0x20b9c40] frame=   7 QP=19.88 NAL=0 Slice:B Poc:10  I:275  P:1035 SKIP:2290 size=16911 bytes
[libx264 @ 0x20b9c40] frame=   8 QP=19.91 NAL=0 Slice:B Poc:14  I:257  P:1270 SKIP:2073 size=19172 bytes
[libx264 @ 0x20b9c40] frame=   9 QP=17.90 NAL=2 Slice:P Poc:24  I:962  P:2204 SKIP:434  size=67439 bytes
[libx264 @ 0x20b9c40] frame=  10 QP=18.84 NAL=2 Slice:B Poc:20  I:474  P:1911 SKIP:1215 size=37742 bytes

<SNIP>

[libx264 @ 0x20b9c40] frame I:7     Avg QP:15.95  size:130124
[libx264 @ 0x20b9c40] frame P:52    Avg QP:17.78  size: 64787
[libx264 @ 0x20b9c40] frame B:138   Avg QP:19.32  size: 26231
[libx264 @ 0x20b9c40] consecutive B-frames:  6.6%  0.0%  0.0% 93.4%
[libx264 @ 0x20b9c40] mb I  I16..4: 30.2% 35.2% 34.6%
[libx264 @ 0x20b9c40] mb P  I16..4: 13.9% 11.4%  0.3%  P16..4: 60.4%  0.0%  0.0%  0.0%  0.0%    skip:13.9%
[libx264 @ 0x20b9c40] mb B  I16..4:  5.7%  3.3%  0.0%  B16..8: 15.8%  0.0%  0.0%  direct:25.7%  skip:49.5%  L0:43.2% L1:37.3% BI:19.5%
[libx264 @ 0x20b9c40] 8x8 transform intra:39.4% inter:77.2%
[libx264 @ 0x20b9c40] coded y,uvDC,uvAC intra: 90.7% 26.6% 3.0% inter: 34.0% 4.1% 0.0%
[libx264 @ 0x20b9c40] i16 v,h,dc,p:  7%  7% 77%  9%
[libx264 @ 0x20b9c40] i8 v,h,dc,ddl,ddr,vr,hd,vl,hu:  7% 16% 51%  5%  4%  3%  5%  3%  7%
[libx264 @ 0x20b9c40] i4 v,h,dc,ddl,ddr,vr,hd,vl,hu: 22% 27% 20%  6%  6%  3%  6%  3%  6%
[libx264 @ 0x20b9c40] i8c dc,h,v,p: 71% 15% 11%  3%
[libx264 @ 0x20b9c40] Weighted P-Frames: Y:0.0% UV:0.0%
[libx264 @ 0x20b9c40] kb/s:4807.16

我確定我錯過了一些簡單的東西，但我不能為我的生活看到它是什么。 任何幫助將不勝感激。

Answer 1

經過多次調試，我終於找到了解決方案。 問題不在於上面列出的流和編碼器設置，而在於我如何將幀傳遞給編碼器。

由於我只是想對數據進行轉碼，我只是拍攝解碼器發出的照片並將它們傳遞給編碼器。 但是，解碼器將其產生的AVFrame結構的pict_type值設置為AV_PICTURE_TYPE_P 。 反過來，編碼器使用pict_type值來確定要生成的幀的類型。 因此，編碼器只生成P幀，因為這是輸入中始終指定的值。

將pict_type字段重置為AV_PICTURE_TYPE_NONE允許編碼器生成它認為最好的任何類型的幀。 一旦我更新了我的代碼來執行此操作，我的測試實用程序生成了B幀並生成了與ffmpeg本身輸出的文件相同的文件。

Answer 2

我有同樣的問題，但與x264。 我發現“超快”會改變bframes = 0; 在x264中像這樣：x264_param_default_preset（＆param，“fast”，“zerolatency”）; 將其更改為x264_param_default_preset（＆param，“slow”，“zerolatency”）; 然后我可以得到B幀。

看來你可以在這個功能中改變你的參數。 或者你可以檢查它的定義av_dict_set（＆opts，“preset”，“superfast”，0）;