Wie implementiert man Multimedia-Kodierungs- und Dekodierungsalgorithmen in C++?

Wie implementiert man Multimedia-Kodierungs- und Dekodierungsalgorithmen in C++?

Zusammenfassung: Multimedia-Kodierung und -Dekodierung sind Schlüsseltechnologien für die Audio- und Videoverarbeitung. In diesem Artikel wird die Implementierung von Multimedia-Kodierungs- und -Dekodierungsalgorithmen in C++ vorgestellt und Codebeispiele bereitgestellt.

Einführung
In modernen Multimedia-Anwendungen spielt die Medienkodierungs- und -dekodierungstechnologie eine wichtige Rolle. Multimedia-Codierung wandelt Original-Audio- und Videosignale in komprimierte mathematische Darstellungen um, um die für die Speicherung und Übertragung erforderlichen Ressourcen zu reduzieren. Beim Dekodieren wird die komprimierte mathematische Darstellung zurück in das Originalsignal umgewandelt. In diesem Artikel wird C++ als Beispiel verwendet, um die Implementierung von Multimedia-Kodierungs- und -Dekodierungsalgorithmen vorzustellen.

Implementieren Sie Audiokodierungs- und -dekodierungsalgorithmen.
Um Audiokodierungs- und -dekodierungsalgorithmen in C++ zu implementieren, können Sie Open-Source-Bibliotheken wie FFmpeg oder GStreamer verwenden. Das Folgende ist ein Beispielcode, der die FFmpeg-Bibliothek für die Audiokodierung und -dekodierung verwendet:

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>

extern "C" {
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libavutil/opt.h>
}

void encodeAudio(const char* inputFileName, const char* outputFileName, AVCodecID codecID) {
    AVFormatContext* formatContext = NULL;
    AVCodecContext* codecContext = NULL;
    AVCodec* codec = NULL;
    AVPacket* packet = NULL;
    AVFrame* frame = NULL;
    int ret;

    av_register_all();
    avcodec_register_all();

    formatContext = avformat_alloc_context();
    ret = avformat_open_input(&formatContext, inputFileName, NULL, NULL);
    if (ret < 0) {
        std::cerr << "Error while opening the input file" << std::endl;
        return;
    }

    ret = avformat_find_stream_info(formatContext, NULL);
    if (ret < 0) {
        std::cerr << "Error while finding stream information" << std::endl;
        return;
    }

    int audioStreamIndex = av_find_best_stream(formatContext, AVMEDIA_TYPE_AUDIO, -1, -1, &codec, 0);
    if (audioStreamIndex < 0) {
        std::cerr << "Error while finding audio stream" << std::endl;
        return;
    }

    codecContext = avcodec_alloc_context3(codec);
    ret = avcodec_open2(codecContext, codec, NULL);
    if (ret < 0) {
        std::cerr << "Error while opening the codec" << std::endl;
        return;
    }

    packet = av_packet_alloc();
    frame = av_frame_alloc();

    FILE* outputFile = fopen(outputFileName, "wb");

    while (av_read_frame(formatContext, packet) >= 0) {
        if (packet->stream_index == audioStreamIndex) {
            ret = avcodec_send_packet(codecContext, packet);
            if (ret < 0) {
                std::cerr << "Error while sending packet to the codec" << std::endl;
                break;
            }

            while (ret >= 0) {
                ret = avcodec_receive_frame(codecContext, frame);
                if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF)
                    break;
                else if (ret < 0) {
                    std::cerr << "Error while receiving frame from the codec" << std::endl;
                    break;
                }

                // 在这里可以对音频数据进行处理，如应用滤波器、增益等

                fwrite(frame->data[0], 1, frame->linesize[0], outputFile);
            }
        }

        av_packet_unref(packet);
    }

    fclose(outputFile);

    av_frame_free(&frame);
    av_packet_free(&packet);
    avcodec_free_context(&codecContext);
    avformat_close_input(&formatContext);
    avformat_free_context(formatContext);
}

void decodeAudio(const char* inputFileName, const char* outputFileName) {
    AVFormatContext* formatContext = NULL;
    AVCodecContext* codecContext = NULL;
    AVCodec* codec = NULL;
    AVPacket* packet = NULL;
    AVFrame* frame = NULL;
    int ret;

    av_register_all();
    avcodec_register_all();

    formatContext = avformat_alloc_context();
    ret = avformat_open_input(&formatContext, inputFileName, NULL, NULL);
    if (ret < 0) {
        std::cerr << "Error while opening the input file" << std::endl;
        return;
    }

    ret = avformat_find_stream_info(formatContext, NULL);
    if (ret < 0) {
        std::cerr << "Error while finding stream information" << std::endl;
        return;
    }

    int audioStreamIndex = av_find_best_stream(formatContext, AVMEDIA_TYPE_AUDIO, -1, -1, &codec, 0);
    if (audioStreamIndex < 0) {
        std::cerr << "Error while finding audio stream" << std::endl;
        return;
    }

    codecContext = avcodec_alloc_context3(codec);
    ret = avcodec_open2(codecContext, codec, NULL);
    if (ret < 0) {
        std::cerr << "Error while opening the codec" << std::endl;
        return;
    }

    packet = av_packet_alloc();
    frame = av_frame_alloc();

    FILE* outputFile = fopen(outputFileName, "wb");

    while (av_read_frame(formatContext, packet) >= 0) {
        if (packet->stream_index == audioStreamIndex) {
            ret = avcodec_send_packet(codecContext, packet);
            if (ret < 0) {
                std::cerr << "Error while sending packet to the codec" << std::endl;
                break;
            }

            while (ret >= 0) {
                ret = avcodec_receive_frame(codecContext, frame);
                if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF)
                    break;
                else if (ret < 0) {
                    std::cerr << "Error while receiving frame from the codec" << std::endl;
                    break;
                }

                // 在这里可以对音频数据进行处理，如应用滤波器、增益等

                fwrite(frame->data[0], 1, frame->linesize[0], outputFile);
            }
        }

        av_packet_unref(packet);
    }

    fclose(outputFile);

    av_frame_free(&frame);
    av_packet_free(&packet);
    avcodec_free_context(&codecContext);
    avformat_close_input(&formatContext);
    avformat_free_context(formatContext);
}

int main() {
    const char* inputFile = "input.wav";
    const char* encodedFile = "encoded.mp3";
    const char* decodedFile = "decoded.wav";
    
    // 编码音频
    encodeAudio(inputFile, encodedFile, AV_CODEC_ID_MP3);
    
    // 解码音频
    decodeAudio(encodedFile, decodedFile);
    
    return 0;
}

Videokodierungs- und -dekodierungsalgorithmen implementieren
Um Videokodierungs- und -dekodierungsalgorithmen in C++ zu implementieren, können Sie auch Open-Source-Bibliotheken wie FFmpeg oder GStreamer verwenden. Unten finden Sie einen Beispielcode für die Videokodierung und -dekodierung mithilfe der FFmpeg-Bibliothek:

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>

extern "C" {
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libavutil/opt.h>
#include }

void encodeVideo(const char* inputFileName, const char* outputFileName, AVCodecID codecID) {
    AVFormatContext* formatContext = NULL;
    AVCodecContext* codecContext = NULL;
    AVCodec* codec = NULL;
    AVPacket* packet = NULL;
    AVFrame* frame = NULL;
    int ret;

    av_register_all();
    avcodec_register_all();

    formatContext = avformat_alloc_context();
    ret = avformat_open_input(&formatContext, inputFileName, NULL, NULL);
    if (ret < 0) {
        std::cerr << "Error while opening the input file" << std::endl;
        return;
    }

    ret = avformat_find_stream_info(formatContext, NULL);
    if (ret < 0) {
        std::cerr << "Error while finding stream information" << std::endl;
        return;
    }

    int videoStreamIndex = av_find_best_stream(formatContext, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, &codec, 0);
    if (videoStreamIndex < 0) {
        std::cerr << "Error while finding video stream" << std::endl;
        return;
    }

    codecContext = avcodec_alloc_context3(codec);
    ret = avcodec_open2(codecContext, codec, NULL);    
    if (ret < 0) {
        std::cerr << "Error while opening the codec" << std::endl;
        return;
    }

    packet = av_packet_alloc();
    frame = av_frame_alloc();

    FILE* outputFile = fopen(outputFileName, "wb");

    while (av_read_frame(formatContext, packet) >= 0) {
        if (packet->stream_index == videoStreamIndex) {
            ret = avcodec_send_packet(codecContext, packet);
            if (ret < 0) {
                std::cerr << "Error while sending packet to the codec" << std::endl;
                break;
            }

            while (ret >= 0) {
                ret = avcodec_receive_frame(codecContext, frame);
                if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF)
                    break;
                else if (ret < 0) {
                    std::cerr << "Error while receiving frame from the codec" << std::endl;
                    break;
                }

                // 在这里可以对视频帧进行处理，如应用滤波器、调整亮度等

                fwrite(frame->data[0], 1, frame->linesize[0], outputFile);
                fwrite(frame->data[1], 1, frame->linesize[1], outputFile);
                fwrite(frame->data[2], 1, frame->linesize[2], outputFile);
            }
        }

        av_packet_unref(packet);
    }

    fclose(outputFile);

    av_frame_free(&frame);
    av_packet_free(&packet);
    avcodec_free_context(&codecContext);
    avformat_close_input(&formatContext);
    avformat_free_context(formatContext);
}

void decodeVideo(const char* inputFileName, const char* outputFileName) {
    AVFormatContext* formatContext = NULL;
    AVCodecContext* codecContext = NULL;
    AVCodec* codec = NULL;
    AVPacket* packet = NULL;
    AVFrame* frame = NULL;
    int ret;

    av_register_all();
    avcodec_register_all();

    formatContext = avformat_alloc_context();
    ret = avformat_open_input(&formatContext, inputFileName, NULL, NULL);
    if (ret < 0) {
        std::cerr << "Error while opening the input file" << std::endl;
        return;
    }

    ret = avformat_find_stream_info(formatContext, NULL);
    if (ret < 0) {
        std::cerr << "Error while finding stream information" << std::endl;
        return;
    }

    int videoStreamIndex = av_find_best_stream(formatContext, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, &codec, 0);
    if (videoStreamIndex < 0) {
        std::cerr << "Error while finding video stream" << std::endl;
        return;
    }

    codecContext = avcodec_alloc_context3(codec);
    ret = avcodec_open2(codecContext, codec, NULL);
    if (ret < 0) {
        std::cerr << "Error while opening the codec" << std::endl;
        return;
    }

    packet = av_packet_alloc();
    frame = av_frame_alloc();

    FILE* outputFile = fopen(outputFileName, "wb");

    while (av_read_frame(formatContext, packet) >= 0) {
        if (packet->stream_index == videoStreamIndex) {
            ret = avcodec_send_packet(codecContext, packet);
            if (ret < 0) {
                std::cerr << "Error while sending packet to the codec" << std::endl;
                break;
            }

            while (ret >= 0) {
                ret = avcodec_receive_frame(codecContext, frame);
                if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF)
                    break;
                else if (ret < 0) {
                    std::cerr << "Error while receiving frame from the codec" << std::endl;
                    break;
                }

                // 在这里可以对视频帧进行处理，如应用滤波器、调整亮度等

                fwrite(frame->data[0], 1, frame->linesize[0], outputFile);
                fwrite(frame->data[1], 1, frame->linesize[1], outputFile);
                fwrite(frame->data[2], 1, frame->linesize[2], outputFile);
            }
        }

        av_packet_unref(packet);
    }

    fclose(outputFile);

    av_frame_free(&frame);
    av_packet_free(&packet);
    avcodec_free_context(&codecContext);
    avformat_close_input(&formatContext);
    avformat_free_context(formatContext);
}

int main() {
    const char* inputFile = "input.mp4";
    const char* encodedFile = "encoded.mp4";
    const char* decodedFile = "decoded.avi";

    // 编码视频
    encodeVideo(inputFile, encodedFile, AV_CODEC_ID_H264);

    // 解码视频
    decodeVideo(encodedFile, decodedFile);

    return 0;
}

Fazit
Durch die Verwendung von Open-Source-Bibliotheken wie FFmpeg können wir Audio- und Videokodierungs- und -dekodierungsalgorithmen in C++ implementieren. Dieser Artikel enthält Beispielcode, der den Lesern hilft, diese Algorithmen besser zu verstehen und anzuwenden. Leser können den Code je nach spezifischen Anforderungen ändern und erweitern, um ihre eigenen Multimedia-Verarbeitungsanforderungen zu erfüllen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie implementiert man Multimedia-Kodierungs- und Dekodierungsalgorithmen in C++?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!