1．引言

????? 視頻的采集和壓縮是進(jìn)行視頻傳輸、監(jiān)控等視頻應(yīng)用開發(fā)時(shí)必須采取的步驟。?
??????關(guān)于視頻采集，本文探討了一種基于Windows平臺(tái)的簡(jiǎn)單而實(shí)用的方法，利用微軟提供的VFW（Video For Windows）軟件包來實(shí)現(xiàn)，只需要有一般的USB攝像頭，就可以方便地對(duì)視頻進(jìn)行采集和保存。?
????視頻壓縮方面，本文探討了如何利用現(xiàn)階段壓縮率最大、傳輸可靠性最高的一種編碼標(biāo)準(zhǔn)—H.264標(biāo)準(zhǔn)的開源編碼器（T264）來實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的視頻文件進(jìn)行壓縮的方法，利用VFW 所采集到的視頻格式是沒有進(jìn)行任何壓縮的AVI 格式，首先對(duì)AVI 格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再利用T264源碼對(duì)轉(zhuǎn)換后的視頻流文件進(jìn)行壓縮編碼，這樣就極大地壓縮了視頻文件，方便視頻的傳輸。

2．視頻信息的采集

??? 由于利用VFW軟件包能夠方便地實(shí)現(xiàn)視頻、音頻數(shù)據(jù)流到AVI文件的存儲(chǔ)，在Visual C++中將VFW軟件包的函數(shù)封裝成為AVICAP窗口類函數(shù)，利用AVICAP窗口類函數(shù)，程序員能夠通過發(fā)送消息或設(shè)置屬性來捕獲、播放和編輯視頻剪輯，能靈活地實(shí)現(xiàn)從模擬視頻源采集數(shù)字視頻信號(hào)，并將捕捉的視頻流存儲(chǔ)到磁盤或者直接對(duì)視頻緩存進(jìn)行處理。
????本文所述的方法是在Viusal C++ 6.0 軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的，而軟件實(shí)現(xiàn)的具體步驟如下：?
????1）在采集視頻前必須先創(chuàng)建一個(gè)視頻采集的窗口，以及添加一些具體的操作按鈕，窗口利用函數(shù)capCreateCaptureWindow 來創(chuàng)建，如果窗口創(chuàng)建成功，返回窗口的句柄(程序中hwndV)，如果創(chuàng)建不成功，則返回NULL 值。具體的創(chuàng)建程序及注釋如下：?
???????hwndV=capCreateCaptureWindow(?
??????(LPSTR) "My Capture Window",?? //捕捉窗口名稱
????????????????WS_CHILD | WS_VISIBLE,?????? //窗口風(fēng)格樣式?
????????????????????????150, 150, 300, 280,????????? //窗口位置和大小?
????????????????????????(HWND) hwndMain,???????????? //父窗口句柄?
????????????????(int) 1);??????????????????? //窗口標(biāo)識(shí)?
???????2）采集開始前，要將采集窗口與視頻設(shè)備相關(guān)聯(lián)，VFW接口采用capDriverConnect?（hWndCap，,nIndex）這個(gè)函數(shù)，式中：hWndCap所建立的視頻捕捉窗口的句柄；nIndex為查詢得到的視頻卡驅(qū)動(dòng)程序的索引號(hào)。接下來，獲取視頻采集設(shè)備的能力及狀態(tài)信息，VFW中采用函數(shù)capDriverGetCaps(hwnd,psCaps,wsize)來得到采集設(shè)備的能力，而采用capGetStatus （hwnd,s,size）函數(shù)來得到采集設(shè)備的狀態(tài)信息。
???????3）啟動(dòng)顯示模式并設(shè)置其模式參數(shù)，AVICAP? 窗口類采用兩個(gè)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，具體程序和注釋如下：??
?? ?? ?capPreviewRate( hwndVideo, 66); //設(shè)置預(yù)覽播放速率?
???? ?? capreview( hwndVideo, TRUE);?? //啟動(dòng)預(yù)覽模式?
??????4）采集視頻流并保存，并終止視頻采集并斷開與采集設(shè)備的連接，在程序的開頭定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體OPENFN，用于初始化一個(gè)對(duì)話框，而這個(gè)對(duì)話框是用來保存視頻的對(duì)話框。?
??具體程序如下：?
?if (!isRecordFileOpen)?
{?
????? OPENFN ofname;???? //打開文件結(jié)構(gòu)體?
???????ZeroMemory(&ofname, sizeof(OPENFN)); //初始化結(jié)構(gòu)體?
??????ofname.lStructSize = sizeof(OPENFN);??? //結(jié)構(gòu)體的大小?
??????ofname.hwndOwner = hwndMain;??????????? //主窗口句柄?
?????ofname.lpstrFile = recordFile;???????? //保存的文件指針?
?????ofname.nMaxFile = sizeof(recordFile);?? //保存文件的大小?
??????ofname.lpstrFilter = "Video\0*.avi";?? //保存文件的后綴?
??????ofname.nFilterIndex = 1;?????????????? //文件索引號(hào)?
??????ofname.lpstrFileTitle = NULL;????????? //文件名指針?
??????ofname.nMaxFileTitle = 0;?
??? ofname.lpstrInitialDir = NULL;?
??? ofname.Flags=OFN_PATHMUSTEXIST|OFN_FILEMUSTEXIST;?
?????if(GetSaveFileName(&ofn) == TRUE)??? //顯示保存文件的對(duì)話框?
?????{?
?????? strcpy(recordFile, ofn.lpstrFile);?
?????? strcat(recordFile, ".avi");?
?????? isRecordFileOpen = true;?
???? }?
?}?
????????設(shè)置好保存文件以后，需用函數(shù)CreateThread來創(chuàng)建一個(gè)錄像的線程在其中采集視頻流，并利用函數(shù)capDriverDisconnect 來終止視頻采集并斷開與采集設(shè)備的連接，錄像線程的具體代碼如下：

?????? DWORD id;????????????????????????? //創(chuàng)建一個(gè)錄像線程?
??????????SECURITY_ATTRIBUTES ma;?
?????? ma.nLength = sizeof(SECURITY_ATTRIBUTES);?
?????? ma.lpSecurityDescriptor = NULL;?
?????? ma.bInheritHandle = TRUE;?
?????? hVideoThread = (&ma, (ULONG)0,?
?????? videoThreadProc, (LPVOID)(ULONG)0, (ULONG)0, &id);

3．視頻格式的轉(zhuǎn)換

???? 本文所采用的是基于H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)的視頻壓縮方法，所利用的源碼是由中國(guó)視頻編碼自由組織聯(lián)合開發(fā)的t264編解碼器，在使用本源碼前，編碼器要求進(jìn)行壓縮的文件格式應(yīng)為YUV 格式視頻文件，而VFW采集到的視頻文件是最原始的AVI 格式，因而要進(jìn)行格式的轉(zhuǎn)換 。?
???????從AVI格式到Y(jié)UV 格式的轉(zhuǎn)換，并沒有直接的公式，而AVI視頻文件流的每一幀對(duì)應(yīng)一個(gè)BMP(RGB)文件，則可以利用公式轉(zhuǎn)換成YUV 文件，轉(zhuǎn)換的公式如下：
??? ?Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B?
???? Cb = 0.564(B - Y )?
??? ?Cr = 0.713(R -Y )?
??????其中，Cb 對(duì)應(yīng)U，Cr 對(duì)應(yīng)V，分別表示構(gòu)成彩色的兩個(gè)分量，而在程序中，則通過以下的程序來實(shí)現(xiàn)(按4:2:0 采樣格式)：?
??????void RGB2YUV ( uint8 R, uint8 G, uint8 B, uint8 *y, uint8 *u, uint8 *v )?
?? {?
???? *y = Clip ( ( ( 66 * int(R) + 129 * int(G) + 25 * int(B) + 128) >> 8) + 16 );?
???? *u = Clip ( ( ( -38 * int(R) - 74 * int(G) + 112 * int(B) + 128) >> 8) + 128 );?
???? *v = Clip ( ( ( 112 * int(R) - 94 * int(G) - 18 * int(B) + 128) >> 8) + 128 );?
?? }

4．利用編碼器進(jìn)行壓縮編碼

???? 由中國(guó)視頻編碼自由組織聯(lián)合開發(fā)的編碼器在基于VisualC++平臺(tái)上創(chuàng)建了一個(gè)console程序，而前述的視頻采集程序因?yàn)橛写翱凇粹o等視圖窗口，故是一個(gè)windows程序，在Visual C++平臺(tái)中，要將console 程序和windows 程序很好地結(jié)合在一起使用，是個(gè)很復(fù)雜的過程，因此，可以在前面視頻采集程序里面運(yùn)用一個(gè)C++函數(shù)ShellExecute 來調(diào)用編碼器函數(shù)。?
??? 具體實(shí)現(xiàn)的步驟如下：?
????1）首先針對(duì)采集后經(jīng)格式轉(zhuǎn)換生成的YUV文件，得到它的幀數(shù)目，在配置文件enconfig.txt修改編碼幀的數(shù)目，例如如果幀數(shù)目為100，將enconfig.txt 文件中的第6、7、8 行：?
?????300 # total frame number?
??? 300 # i intervals?
??? 300 # idr intervals?
?????改為?:
? ? 100 # total frame number?
??? 100 # i intervals?
??? 100 # idr intervals?
?????幀數(shù)目修改以后，文件生成的路徑也應(yīng)該改為最終exe 文件生成的路徑，在enconfig.txt的最后三行進(jìn)行修改。?
????1）編譯編碼器，是采用的CONSOLE 程序，一般是在命令行中來執(zhí)行exe 程序，而本文中的方法是利用入口函數(shù)main(int argc, char* argv[])的特征，其中，argc 表示參數(shù)的個(gè)數(shù)，而argv[]數(shù)組用于保存參數(shù)的指針，在程序中就對(duì)參數(shù)進(jìn)行賦值，省去了進(jìn)入命令行進(jìn)行執(zhí)行的繁瑣過程，從而生成一個(gè)可以直接拿來運(yùn)用的exe 程序。具體賦值語句如下：?
?????argv[0]="T264.exe";?
?? argv[1]="-e";?
?? argv[2]="enconfig.txt";?
???2）設(shè)置t264.exe 文件路徑，上述的過程中已經(jīng)生成一個(gè)可執(zhí)行的t264.exe 文件，如果將YUV文件放在與之相同的目錄下，在調(diào)試運(yùn)行這個(gè)程序的時(shí)候就可以生成264碼流文件，達(dá)到編碼的目的。但本文是需要將采集、壓縮編碼在同一個(gè)程序中完成，因而把生成的t264.exe文件復(fù)制到采集程序的調(diào)試目錄下面。?
3）上述的工作都做好以后，可以在采集程序里面調(diào)用編碼器程序了，這時(shí)用一個(gè)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，具體代碼是：??
???????????ShellExecute(NULL,"open","t264.exe",?
?????? "T264.exe –e enconfig.txt",NULL,SW_SHOWNORMAL);?
??????其中，SW_SHOWNORMAL 指的是一種程序運(yùn)行風(fēng)格，此時(shí)代表正常運(yùn)行，在調(diào)用時(shí)可以看到程序運(yùn)行的全部過程（DOS命令窗口顯示），如果需要程序透明執(zhí)行，不可見，則可以用SW_HIDE 來代替它。?
??????至此，整個(gè)視頻采集、格式轉(zhuǎn)換與編碼壓縮的過程就全部完成了，本文中所采集的AVI文件大小為4.075M，經(jīng)格式轉(zhuǎn)換后的YUV 文件大小為5.458M，而最終生成的264 碼流大小只有27k，壓縮率達(dá)到了150.9倍。

5．總結(jié)?

???本文所探討的從視頻采集、格式轉(zhuǎn)換到壓縮編碼的整個(gè)過程，可以簡(jiǎn)單方便地完成，可以直接應(yīng)用在視頻監(jiān)控或者視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)鹊那捌陂_發(fā)。佰銳科技已為視頻監(jiān)控音視頻即時(shí)通訊提供了解決方案。

本文轉(zhuǎn)自 fanxiaojun 51CTO博客，原文鏈接：http://blog.51cto.com/2343338/493899，如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)自行聯(lián)系原作者

總結(jié)

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