6、FFmpeg编码与封装实战：创建输出上下文、初始化编码器、编码音视频帧、写入文件，实现一个简单的转码器。

好，咱们今天来点真家伙。前面几章我们一直在聊解封装、解码，说白了都是在「拆」。这一章我们反过来，聊聊怎么「装」回去——也就是编码和封装。

你可能会想：「解码我都会了，编码不就是反过来吗？」嗯，道理是这么个道理，但实际写起来坑不少。我当年第一次写转码器的时候，以为把解码流程镜像一下就行，结果输出文件要么打不开，要么花屏。后来才发现，编码器的初始化参数、时间基的转换、帧数据的对齐，哪个环节出问题都不行。

今天我们就手撸一个简单的转码器。它能把一个视频文件读进来，重新编码，再写成一个新文件。虽然功能简单，但编码和封装的完整流程都会走一遍。

整体流程：先看骨架，再填血肉

写代码之前，我们先理清思路。一个转码器的核心流程其实就这几步：

1. 创建输出上下文——告诉FFmpeg我们要输出什么格式的文件
2. 初始化编码器——为每个流（视频、音频）创建并配置编码器
3. 编码音视频帧——从解码器拿到原始帧，喂给编码器
4. 写入文件——把编码后的包写入输出文件

我习惯把这一步叫做「编码管线」。你想想看，解码是拆包裹，编码就是重新打包。中间那个原始数据（YUV、PCM）就是我们要处理的「货」。

下面这张图能帮你快速建立整体认知：

第一步：创建输出上下文

输出上下文，说白了就是告诉FFmpeg：「我要写一个MP4文件，或者FLV，或者TS。」FFmpeg会根据文件后缀名自动猜测格式。当然你也可以手动指定。

代码很简单，就一行：

AVFormatContext *out_ctx = NULL;
avformat_alloc_output_context2(&out_ctx, NULL, NULL, "output.mp4");
if (!out_ctx) {
    // 处理错误
}

第三个参数传NULL，FFmpeg会根据文件名后缀自动选择格式。如果你想强制指定，比如输出FLV但文件名是.mp4，可以传 "flv"。

第二步：初始化编码器

这一步是重头戏。编码器的初始化参数非常多，但核心的就几个：

• codec_id：用什么编码器，比如AV_CODEC_ID_H264、AV_CODEC_ID_AAC
• bit_rate：码率，控制文件大小和画质
• width/height：视频分辨率
• time_base：时间基，编码器内部的时间单位
• pix_fmt：像素格式，比如AV_PIX_FMT_YUV420P

来看一段视频编码器初始化的代码：

// 查找编码器
const AVCodec *codec = avcodec_find_encoder(AV_CODEC_ID_H264);
if (!codec) {
    fprintf(stderr, "H.264编码器未找到\n");
    return -1;
}

// 创建编码器上下文
AVCodecContext *enc_ctx = avcodec_alloc_context3(codec);
enc_ctx->bit_rate = 2000000;  // 2 Mbps
enc_ctx->width = 1920;
enc_ctx->height = 1080;
enc_ctx->time_base = (AVRational){1, 25};  // 25fps
enc_ctx->framerate = (AVRational){25, 1};
enc_ctx->gop_size = 10;  // 每10帧一个关键帧
enc_ctx->max_b_frames = 1;
enc_ctx->pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;

// 打开编码器
if (avcodec_open2(enc_ctx, codec, NULL) < 0) {
    fprintf(stderr, "编码器打开失败\n");
    return -1;
}

嗯，这里要注意。编码器的pix_fmt不一定支持所有格式。比如有些硬件编码器只支持NV12，不支持YUV420P。我建议先调用avcodec_get_supported_config()查一下编码器支持哪些像素格式，再选一个。

第三步：编码音视频帧

编码器的API在FFmpeg 3.x之后改成了「发送-接收」模型。说白了就是：你把原始帧发进去，它给你编码后的包。一次send_frame可能对应多次receive_packet，也可能一次都没有（比如编码器内部还在缓冲）。

标准写法是这样的：

// 发送原始帧给编码器
int ret = avcodec_send_frame(enc_ctx, frame);
if (ret < 0) {
    // 处理错误
}

// 循环接收编码后的包
AVPacket *pkt = av_packet_alloc();
while (ret >= 0) {
    ret = avcodec_receive_packet(enc_ctx, pkt);
    if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF) {
        break;
    } else if (ret < 0) {
        // 处理错误
        break;
    }
    // 这里pkt就是编码后的数据，准备写入文件
    // 注意：需要调整pkt的pts/dts到输出流的时间基
    av_packet_rescale_ts(pkt, enc_ctx->time_base, out_stream->time_base);
    pkt->stream_index = out_stream->index;
    av_interleaved_write_frame(out_ctx, pkt);
}
av_packet_free(&pkt);

你可能会问：「为什么avcodec_receive_packet要放在循环里？」因为编码器可能一次send_frame产生多个packet，比如B帧场景。如果你只调用一次receive_packet，后面的包就丢了。

另外，编码完成后一定要flush。怎么flush？调用avcodec_send_frame传入NULL：

avcodec_send_frame(enc_ctx, NULL);
while (avcodec_receive_packet(enc_ctx, pkt) >= 0) {
    // 处理最后的缓冲帧
}

不flush的话，编码器内部缓冲的帧就写不出来了。我见过有人转码后视频时长少了几帧，就是忘了这一步。

第四步：写入文件

写入文件相对简单。但有一个细节：先写文件头，再写数据，最后写文件尾。

// 打开输出文件
if (!(out_ctx->oformat->flags & AVFMT_NOFILE)) {
    int ret = avio_open(&out_ctx->pb, "output.mp4", AVIO_FLAG_WRITE);
    if (ret < 0) {
        fprintf(stderr, "无法打开输出文件\n");
        return -1;
    }
}

// 写文件头
avformat_write_header(out_ctx, NULL);

// ... 循环编码和写入帧 ...

// 写文件尾
av_write_trailer(out_ctx);

avformat_write_header会写入moov box等元数据。av_write_trailer会刷新所有缓冲并写入索引信息。这两个函数必须成对调用，否则文件不完整。

AVDictionary *opts = NULL;
av_dict_set(&opts, "preset", "medium", 0);
av_dict_set(&opts, "profile", "high", 0);
avformat_write_header(out_ctx, &opts);
av_dict_free(&opts);

完整转码器骨架

把上面几块拼起来，就是一个完整的转码器。核心循环大概长这样：

while (av_read_frame(in_ctx, pkt) >= 0) {
    // 解码
    ret = avcodec_send_packet(dec_ctx, pkt);
    if (ret < 0) continue;
    while (avcodec_receive_frame(dec_ctx, frame) >= 0) {
        // 帧格式转换（如果需要）
        // 编码
        ret = avcodec_send_frame(enc_ctx, frame);
        if (ret < 0) continue;
        while (avcodec_receive_packet(enc_ctx, out_pkt) >= 0) {
            // 时间基转换
            av_packet_rescale_ts(out_pkt, enc_ctx->time_base, out_stream->time_base);
            out_pkt->stream_index = out_stream->index;
            // 写入
            av_interleaved_write_frame(out_ctx, out_pkt);
        }
    }
    av_packet_unref(pkt);
}
// flush编码器
avcodec_send_frame(enc_ctx, NULL);
while (avcodec_receive_packet(enc_ctx, out_pkt) >= 0) {
    av_packet_rescale_ts(out_pkt, enc_ctx->time_base, out_stream->time_base);
    out_pkt->stream_index = out_stream->index;
    av_interleaved_write_frame(out_ctx, out_pkt);
}

这段代码看起来嵌套了三层循环，但逻辑很清楚：读包→解码→编码→写入。每一层都有错误处理，但为了简洁我省略了。实际项目中，每个函数调用都要检查返回值。

常见问题与排查

嗯，写到这里，我觉得有必要强调一点：编码器不是解码器的镜像。解码器你给它什么格式的包，它都能尽量解出来。但编码器很挑剔——参数不对直接罢工。所以写编码逻辑时，多查文档，多打日志，把每一步的返回值都检查一遍。

好了，这一章的内容就这些。你把这个转码器骨架跑通之后，可以试着加一些功能，比如缩放分辨率、改变帧率、添加滤镜。这些我们后面会陆续讲到。

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