H264硬编码

[English]

1、功能概述

H264编码主要用于将YUV422的数据通过硬件编码，输出H264图像数据，并且压缩图像数据量

2、开发资料

当前avdk提供了详细的sdk接口，参考文件路径：.\bk_idk\middleware\driver\h264

为了方便客户使用，重新封装了编码功能，当前只需要开关摄像头，然后针对图像质量，也提供一个api接口去调节，参考文件：.\components\multimedia\app\media_app.c

3、接口说明

基于h264图像质量的调试说明：media_app_set_compression_ratio:

结构体参数说明：compress_ratio_t

  • yuv_mode_t mode: 当前需要调节的模式，仅支持JPEG和H264，此处应该选择H264

  • h264_qp_t h264_qp： h264编码QP的调整，仅支持H264

  • uint8_t enable: 启动压缩率调节，1/0：启动/关闭

  • uint16_t jpeg_up： 数据JPEG图像大小的上限值，单位byte，仅在JPEG模式下有效

  • uint16_t jpeg_low: 数据JPEG图像大小的下限值，单位byte，仅在JPEG模式下有效

  • uint16_t imb_bits： H264编码输出I帧宏块的大小，单位byte，仅在H264模式下有效，值越大，压缩率越小，图像质量越高，编码输出图像越大，范围[1, 4095]

  • uint16_t pmb_bits： H264编码输出P帧宏块的大小，单位byte，仅在H264模式下有效，值越大，压缩率越小，图像质量越高，编码输出图像越大，范围[1, 4095]

结构体参数说明：h264_qp_t

  • uint8_t init_qp; H264编码时初始化QP，范围[0, 51];

  • uint8_t i_min_qp; I帧编码的QP最小值，范围[0, 51];

  • uint8_t i_max_qp; I帧编码的QP最大值，范围[0, 51];

  • uint8_t p_min_qp; P帧编码的QP最小值，范围[0, 51];

  • uint8_t p_max_qp; P帧编码的QP最大值，范围[0, 51];

备注

上面的值除了需要注意在有效范围内之外，还需要注意，I/P帧编码的最大值一定要大于其最小值，方可生效。通过上面的接口可以调节图像质量，需要注意提高图像质量无疑会加大数据量，当前一帧yuv422数据编码完成的输出最大空间为64KB，如果调节图像质量， 编码输出的H264图像大于64K，会出现不稳定的问题。

4、编码挡位调节

默认SDK提供了h264编码挡位调节的配置，通过配置宏来定义：CONFIG_H264_QUALITY_LEVEL，具体说明如下：

  • 取值范围：[0, 3]，定义三个挡位，定义的值分别为：1/2/3，分别对应h264压缩图像质量由低到高，图像越清晰。

  • 如果CONFIG_H264_QUALITY_LEVEL=0，不使用三个挡位的参数，而使用默认的值进行配置，默认值参考路径：.\bk_idk\middleware\soc\bk7258\hal\h264_default_config.h，可以通过修改默认值来达到预期效果。

  • 默认SDK的挡位定义在中间挡位，CONFIG_H264_QUALITY_LEVEL=2。用户可以在工程中的配置中将宏改为需要的值。

  • 随着值的增大，图像质量变高更清晰，码率变得更大。

5、P帧个数的调节

默认情况下，SDK配置的H264编码一个帧组（GOP）的P帧个数为5，可以通过宏CONFIG_H264_P_FRAME_CNT进行调节，其有效范围是[0, 1023]。 增加P帧的个数可以降低编码输出的整体码率。

6、调整图像质量的一些建议

SDK提供了三种H264图像质量的预设，通过宏CONFIG_H264_QUALITY_LEVEL进行控制。调节图像质量主要涉及compress_ratio_t结构体中的参数。

调试步骤：

1、调整P帧个数：根据图像内容变化情况，增加P帧个数以降低码率。

2、调整frame_buffer大小：默认为64K，根据需要调整以防止I帧过大导致不出图。建议将CONFIG_H264_FRAME_SIZE的值调到102400(100K)。

3、配置H264图像质量等级：使用CONFIG_H264_QUALITY_LEVEL=0使用SDK原始编码参数。

4、实时调节压缩率：同步观察图像质量和码率，采用控制变量的方法一次只修改一个参数。

5、获取/配置编码参数：使用命令行工具获取编码参数，获取：media h264 get_config，配置：media compress h264 init_qp iframe_max_qp pframe_max_qp num_ibits num_pbits

6、调整初始量化参数（init_qp）：从1开始，每次增加5，最大值不超过51，直到图像画面没有明显的宏块跳动。

7、调整I帧编码参数（num_ibits）：增大此值，每次增加20，直到图像质量满意，但注意不要过高以避免码率增加，建议最大值不超过200。

8、调整P帧编码参数（num_pbits）：与I帧调整类似，增大此值，每次增加20，但注意不要过高以避免码率增加，建议最大值不超过150。

9、循环步骤7-8：继续调整直到找到最佳参数。

10、调整I帧和P帧的最大量化参数（iframe_max_qp和pframe_max_qp）：减小这些值可以提高图像质量，也会增大码率，建议最低不应低于32。

11、调整frame_buffer大小：达到最终效果后，如果I帧长度不超过64K，可将其还原为默认值CONFIG_H264_FRAME_SIZE=65536(64K)。

通过这些步骤，您可以优化H264编码过程中的P帧个数和图像质量，以满足特定的应用需求。