3　H.264硬件編解碼實現

FFmpeg的H.264硬件編解碼［5］實現就是自定義一個視頻編解碼器，加入到FFmpeg庫中。這個視頻編解碼器使用S3C6410處理視頻硬件編解碼功能來實現H.264的視頻編碼和解碼過程，這樣使用FFmpeg庫的多媒體程序可以用訪問FFmpeg其他編解碼器一樣的方法使用這個自定義的編解碼器。添加自定義編解碼器的關鍵是根據FFmpeg中對編解碼的描述定義編解碼器，并實現定義中的相關函數。

在libavcodec/avcodec.h中的AVCodec結構體是定義FFmpeg編解碼器的關鍵結構體，包括編解碼器的名字、類型（聲音/視頻）、編解碼器的識別號（CodecID）、支持格式和一些用于初始化、編碼、解碼和關閉的函數指針。

typedef struct AVCodec {

const char *name;

enum CodecType type;

enum CodecID id;

int priv_data_size;

int （*init）（AVCodecContext *）;

int （*encode）（AVCodecContext *，uint8_t *buf，int buf_size，void *data）;

int （*close）（AVCodecContext *）;

int （*decode）（AVCodecContext *，void *outdata，int *outdata_size，

uint8_t *buf，int buf_size）;

int capabilities;

struct AVCodec *next;

void （*flush）（AVCodecContext *）;

const AVRational *supported_framerates;

const enum PixelFormat *pix_fmts;

} AVCodec;

H.264硬件編解碼器定義如下：

AVCodec s3cx264_encoder = {

.name=“s3cx264”，

.type=AVMEDIA_TYPE_VIDEO，

.id=CODEC_ID_H264，

.init=X264_init，

.encode=X264_frame，

.decode=X264_decode，

.close=X264_close，

…

};

解碼器的名字為s3cx264，類型為視頻。CodecID為H264，表示這個解碼器用于H.264視頻編解碼。初始化、編碼、解碼和關閉函數指針分別指向X264_init、X264_frame、X264_decodec和X264_close函數。

添加s3cx264編解碼器到編解器鏈中，關鍵是通過修改libavcodec/allcodecs.c文件實現，修改如下：

REGISTER_ENCDEC （ASV1，asv1）;

REGISTER_ENCDEC （S3CX264，s3cx264）;

//添加s3cx264編解碼器

REGISTER_ENCDEC （ASV2，asv2）;

這樣，在程序運行時調用av_register_all（void）函數后，就可以把自定義的編解碼器s3cx264添加到FFmpeg存放在內存中的解編碼器鏈中。值得提出的是，對同一個視頻格式FFmpeg有多個編解碼器與之相對應。如H.264格式的視頻，FFmpeg本身就帶有對應的軟解碼器，現在添加了硬解碼器，為了避免不確定是哪一個解碼器在執行，可以把自定義的硬件編解碼器在注冊時放在注冊過程的最前面，這樣編解碼器在添加到解編器鏈中時就會放在靠前的位置，查找時就可以優于軟件解碼器找到硬解碼器。

把硬件編解碼器s3cx264注冊到編解碼器鏈后，還要完成X264_init、X264_frame、X264_decodec和X264_close函數，編解碼器才能正常工作。以下結合前面對S3C6410視頻編解碼過程的分析，以編碼為例詳細闡述實現過程。

定義X264Context結構體，保存設備文件描述符、編碼參數和輸入/輸出地址等信息，用于FFmpeg模塊間數據的傳遞：

typedef struct X264Context {

int dev_fd;

uint8_t *addr;

s3c_mfc_enc_init_arg_t enc_init;

s3c_mfc_enc_exe_arg_t enc_exe;

s3c_mfc_get_buf_addr_arg_t get_buf_addr;

uint8_t *in_buf，*out_buf;

AVFrame out_pic;

} X264Context;

X264_init實現的是編碼器初始化過程， 用于編碼器設備文件的打開、內存空間的映射、編碼參數設置和獲取編解碼數據輸入/輸出地址。

static av_cold int X264_init（AVCodecContext *avctx）{

X264Context *x4 = avctx》priv_data;

//打開編碼器設備文件

x4》dev_fd = open（MFC_DEV_NAME，O_RDWR|O_NDELAY）;

//內存空間映射

x4》addr = （uint8_t *） mmap（0，BUF_SIZE，PROT_READ |PROT_WRITE，MAP_SHARED，x4》dev_fd，0）;

//編碼參數設置

ioctl（x4》dev_fd，S3C_MFC_IOCTL_MFC_H264_ENC_INIT，&x4》enc_init）;

//獲取輸入/輸出地址

x4》get_buf_addr.in_usr_data = （int）x4》addr;

ioctl（x4》dev_fd，S3C_MFC_IOCTL_MFC_GET_YUV_BUF_ADDR，&x4》get_buf_addr）；

x4》in_buf = （uint8_t *）x4》get_buf_addr.out_buf_addr;

x4》get_buf_addr.in_usr_data = （int）x4》addr;

ioctl（x4》dev_fd，S3C_MFC_IOCTL_MFC_GET_LINE_BUF_ADDR，&x4》get_buf_addr）；

x4》out_buf = （uint8_t *）x4》get_buf_addr.out_buf_addr;

return 0;

}

ioctl的參數為S3C_MFC_IOCTL_MFC_H264_ENC_INIT，表示使用H.264編碼。

X264_frame函數執行編碼過程。需要注意的是data參數保存了需要編碼的數據，是一個四維的數組，要把它轉換成一維數組用于S3C6410編碼器輸入。另外，編碼數據存在空的情況，也就是空幀。這是需要處理的，方法是返回“0”，表示沒有輸出數據，否則程序運行時會出現段錯誤。

static int X264_frame（AVCodecContext *ctx，uint8_t *buf，int bufsize，void *data）{

……

//空間轉換

if（frame）{

memcpy（x4》in_buf，frame》data［0］，ctx》width*ctx》height）;

memcpy（x4》in_buf+ctx》width*ctx》height，frame》data［1］，ctx》width*ctx》height/4）;

memcpy（x4》in_buf+ctx》width*ctx》height+ctx》width*ctx》height/4，frame》data［2］，

ctx》width*ctx》height/4）;

}

else

return 0;//空幀，返回

//執行編碼過程

ioctl（x4》dev_fd，S3C_MFC_IOCTL_MFC_H264_ENC_EXE，&x4》enc_exe）;

//編碼數據輸出

bufsize = x4》enc_exe.out_encoded_size;

memcpy（buf，x4》out_buf，bufsize）;

……

return bufsize;

}

X264_close關閉函數用于編碼結束后的資源釋放，包括取消空間映射和關閉設備文件。

static av_cold int X264_close（AVCodecContext *avctx）{

…

//取消空間映射

munmap（x4》addr，BUF_SIZE）;

//關閉設備文件

close（x4》dev_fd）;

return 0;

}

解碼函數的實現過程類似于編碼函數，包括空間轉換、執行解碼和解碼數據輸出。初始化時使用S3C_MFC_IOCTL_MFC_H264_DEC_INIT參數，執行時使用S3C_MFC_IOCTL_MFC_H264_ENC_EXE參數。