VENC视频编码

VENC（Video Encoder）将YUV420SP格式的图片编码成H264/H265格式的视频码流。关于VENC功能的详细介绍及约束请参见功能及约束说明。

本节介绍VENC视频编码的接口调用流程，同时配合示例代码辅助理解该接口调用流程。

Atlas 训练系列产品上，不支持该功能。

Atlas A2训练系列产品/Atlas 800I A2推理产品上，不支持该功能。

接口调用流程

开发应用时，如果涉及视频编码，则应用程序中必须包含视频编码的代码逻辑，关于视频编码的接口调用流程，请先参见pyACL接口调用流程了解整体流程，再查看本节中的流程说明。

图1 视频编码流程

实现视频的编码，关键接口的说明如下：

  1. 调用acl.media.venc_create_channel接口创建视频编码处理的通道。
    • 创建视频编码处理通道前，需先执行以下操作：
      1. 调用acl.media.venc_create_channel_desc接口创建通道描述信息。
      2. 调用acl.media.venc_set_channel_desc_param接口设置通道描述信息的属性，包括线程、回调函数、视频编码协议、输入图片格式等，其中：
        1. 回调函数需由用户提前创建，用于在视频编码后，获取编码数据，并及时释放相关资源，回调函数的原型前参见函数：venc_set_channel_desc_callback。

          视频编码结束后，建议用户在回调函数内及时释放输入图片内存、以及相应的图片描述信息。视频编码的输出内存由系统管理，不由用户管理，因此无需用户释放。

        2. 线程需由用户提前创建，并自定义线程函数，在线程函数内调用acl.rt.process_report接口，等待指定时间后，触发1.b.i中的回调函数。

        推荐使用acl.media.venc_set_channel_desc_param接口设置通道描述信息的属性，通过枚举值来选择通过该接口设置某一个属性的值。

        但为兼容旧版本，也可以调用acl.media.venc.set_channel_desc系列接口设置通道描述信息的属性，每个属性的设置对应一个set接口。

    • acl.media.venc_create_channel接口内部封装了如下接口，无需用户单独调用：
      1. acl.rt.create_stream接口：显式创建Stream，VENC内部使用。
      2. acl.rt.subscribe_report接口：指定处理Stream上回调函数的线程，回调函数和线程是由用户调用acl.media.venc_set_channel_desc_param接口时指定的。
  2. 调用acl.media.venc_send_frame接口将YUV420SP格式的图片编码成H264/H265格式的视频码流。
    • 视频编码前，需先执行以下操作：
      • 调用acl.media.dvpp_create_pic_desc接口创建输入图片描述信息，并调用acl.media.dvpp_set_pic_desc系列接口设置输入图片的内存地址、内存大小、图片格式等属性。
      • 调用acl.media.venc_create_frame_config接口创建单帧编码配置数据，并调用acl.media.venc_set_frame_config系列接口设置是否强制重新开始I帧间隔、是否结束帧。
    • 视频编码时，acl.media.venc_send_frame接口内部封装了acl.rt.launch_callback接口，用于在Stream的任务队列中增加一个需要执行的回调函数。用户无需单独调用acl.rt.launch_callback接口。
    • 视频编码后，视频编码的结果数据通过回调函数获取。
  3. 调用acl.media.venc_destroy_channel接口销毁视频处理的通道。

示例代码

您可以从样例介绍中获取完整样例代码。

调用接口后，需增加异常处理的分支，并记录报错日志、提示日志，此处不一一列举。以下是关键步骤的代码示例，不可以直接拷贝运行，仅供参考。

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import acl
# ......

# 1.资源初始化:  创建 AclVenc 对象进行初始化。
# 1.1 pyACL初始化。
ret = acl.init()
# 1.2 运行管理资源申请,包括Device、Context。
device_id = 0
ret = acl.rt.set_device(device_id)
self.context, ret = acl.rt.create_context(device_id)
# 调用acl.rt.get_run_mode接口获取软件栈的运行模式，根据运行模式来判断后续的内存申请接口调用逻辑。
runMode, ret = acl.rt.get_run_mode()

# 2.创建执行回调函数的线程及线程函数。
def cb_thread_func(self, args_list):
    ctx = args_list[0]
    timeout = args_list[1]
    print("[info] thread args_list = ", self.ctx, timeout, self.g_callbackRunFlag, "\n")
    ret = acl.rt.set_context(ctx)
    assert ret == 0

    while self.g_callbackRunFlag is True:
        print("[info] thread g_callbackRunFlag = ", self.g_callbackRunFlag, "\n")
        ret = acl.rt.process_report(timeout)
        print("[info] acl.rt.process_report =", ret)

timeout = 1000
g_callbackRunFlag = True
self.cb_thread_id, ret = acl.util.start_thread(self.cb_thread_func, [self.ctx, timeout])

# 3.创建回调函数。
# 3.1 获取流数据输出。
def get_stream_data(self, stream_desc):
    stream_data = acl.media.dvpp_get_stream_desc_data(stream_desc)
    assert stream_data is not None
    stream_data_size = acl.media.dvpp_get_stream_desc_size(stream_desc)
    print("[info] stream_data size", stream_data_size)
    # stream memcpy d2h
    np_data = np.zeros(stream_data_size, dtype=np.byte)
    
    bytes_data = np_data.tobytes()
    np_data_ptr = acl.util.bytes_to_ptr(bytes_data)
    ret = acl.rt.memcpy(np_data_ptr, stream_data_size,
                         stream_data, stream_data_size,
                         memcpy_kind.get("ACL_MEMCPY_DEVICE_TO_HOST"))
    assert ret == 0
    return np_data
# 3.2 回调函数将视频流保存文件。
def callback_func(self, input_pic_desc, output_stream_desc, user_data):
    # 获取视频编码结果数据, 转换成numpy对象。
    output_numpy = self.get_stream_data(output_stream_desc)
    with open('./data/output.h265', 'ab') as f:
        f.write(output_numpy)
    print("[INFO] [callback_func] stream size =", acl.media.dvpp_get_stream_desc_size(output_stream_desc))
  
# 4.创建视频编码处理通道时的通道描述信息。
self.venc_channel_desc = acl.media.venc_create_channel_desc()

# 5.设置通道描述信息的属性，其中线程、callback回调函数需要用户提前创建。
# vencChannelDesc_是aclvdecChannelDesc类型。
venc_format = 1
venc_entype = 0
input_width = 1280
input_height = 720
ret = acl.media.venc_set_channel_desc_thread_id(self.venc_channel_desc, self.cb_thread_id)
ret = acl.media.venc_set_channel_desc_callback(self.venc_channel_desc, self.callback_func)
ret = acl.media.venc_set_channel_desc_entype(self.venc_channel_desc, venc_entype)
ret = acl.media.venc_set_channel_desc_pic_format(self.venc_channel_desc, venc_format)
ret = acl.media.venc_set_channel_desc_key_frame_interval(self.venc_channel_desc, 16)
ret = acl.media.venc_set_channel_desc_pic_height(self.venc_channel_desc, input_height)
ret = acl.media.venc_set_channel_desc_pic_width(self.venc_channel_desc, input_width )

# 6.创建视频码流处理的通道、单帧编码配置数据。
ret = acl.media.venc_create_channel(self.venc_channel_desc)
# vencFrameConfig_是aclvencFrameConfig类型。
frame_config = acl.media.venc_create_frame_config()

# 7.申请Device内存dataDev，存放视频编码的输入数据。
# 7.1 读入图片数据。
output_pic_size = (input_width * input_height * 3) // 2
print("[INFO] output_pic_size:", output_pic_size, " load vdec file:", venc_file_path)
file_context = np.fromfile(venc_file_path, dtype=np.byte)
file_size = file_context.size
bytes_data = file_context.tobytes()
file_mem = acl.util.bytes_to_ptr(bytes_data)
input_size = file_size
# 如果调用acl.rt.get_run_mode接口获取软件栈的运行模式为ACL_HOST，则需要通过acl.rt.memcpy接口将Host的图片数据传输到Device，数据传输完成后，需及时调用acl.rt.free_host接口释放Host内存。
# 如果调用acl.rt.get_run_mode接口获取软件栈的运行模式为ACL_DEVICE，则直接申请Device内存，存放输入图片数据。
# 此处是运行模式为 ACL_HOST。
input_mem, ret = acl.media.dvpp_malloc(input_size)
assert ret == 0
ret = acl.rt.memcpy(input_mem, input_size, file_mem,
                     file_size, memcpy_kind.get("ACL_MEMCPY_HOST_TO_DEVICE"))
assert ret == 0

# 8.执行视频编码。
def venc_set_frame_config(self, frame_confg, eos, iframe):
    ret = acl.media.venc_set_frame_config_eos(frame_confg, eos)
    assert ret == 0
    ret = acl.media.venc_set_frame_config_force_i_frame(frame_confg, iframe)
    assert ret == 0

def venc_process(self, venc_channel_desc, input_mem, input_size, frame_config):
   # 设置为非结束帧。
    self.venc_set_frame_config(frame_config, 0, 0)
    print("[INFO] set frame config")
    self.test_get_frame_config(frame_config)

    # set picture description
    dvpp_pic_desc = acl.media.dvpp_create_pic_desc()
    assert dvpp_pic_desc is not None
    ret = acl.media.dvpp_set_pic_desc_data(dvpp_pic_desc, input_mem)
    assert ret == 0
    ret = acl.media.dvpp_set_pic_desc_size(dvpp_pic_desc, input_size)
    assert ret == 0
    print("[INFO] set pic desc")

    # 发送1张图片到编码器进行编码。
    venc_cnt = 16
    while venc_cnt:
        ret = acl.media.venc_send_frame(venc_channel_desc, dvpp_pic_desc, 0, frame_config, 0)
        assert ret == 0
        print("[INFO] venc send frame")
        venc_cnt -= 1
    # 结束视频编码时可以发送eos为1的空图片，表示当前编码结束。
    self.venc_set_frame_config(frame_config, 1, 0)
    ret = acl.media.venc_send_frame(venc_channel_desc, 0, 0, frame_config, 0)
    assert ret == 0

# 9.释放资源。
ret = acl.media.dvpp_free(input_mem)
ret = acl.media.venc_destroy_frame_config(frame_config)
assert ret == 0
print("[INFO] free resources")
g_callbackRunFlag = False
ret = acl.util.stop_thread(self.cb_thread_id)
print("[INFO] thread join")

# 10. 释放运行管理资源。
ret = acl.rt.destroy_stream(self.stream)
ret = acl.rt.destroy_context(self.context)
ret = acl.rt.reset_device(self.device_id);
ret = acl.finalize()

# 11.pyACL去初始化。

# ....

如果调用acl.media.venc_set_channel_desc_param接口设置通道描述信息的属性，调用acl.media.venc_get_channel_desc_param接口获取通道描述信息中的属性值，示例代码如下：

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ACL_VENC_THREAD_ID_UINT64 = 0          #回调线程ID。
ACL_VENC_CALLBACK_PTR = 1              #回调函数。
ACL_VENC_PIXEL_FORMAT_UINT32 = 2       #输入图像格式。
ACL_VENC_ENCODE_TYPE_UINT32 = 3        #视频编码协议。
ACL_VENC_PIC_WIDTH_UINT32 = 4          #输入图片宽度。
ACL_VENC_PIC_HEIGHT_UINT32 = 5         #输入图片高度。
ACL_VENC_KEY_FRAME_INTERVAL_UINT32 = 6 #关键帧间隔。
ACL_VENC_BUF_ADDR_PTR = 7              #编码输出缓存地址。
ACL_VENC_BUF_SIZE_UINT32 = 8           #编码输出缓存大小。
ACL_VENC_RC_MODE_UINT32 = 9            #码率控制模式。
ACL_VENC_SRC_RATE_UINT32 = 10          #输入码流帧率。
ACL_VENC_MAX_BITRATE_UINT32 = 11       #输出码率。
ACL_VENC_MAX_IP_PROP_UINT32 = 12       #一个GOP内单个I帧bit数和单个P帧bit数的比例。

# 设置回调函数。
ret = acl.media.venc_set_channel_desc_param(self.venc_channel_desc, ACL_VENC_CALLBACK_PTR, self.callback_func)
# 获取回调函数。
get_cb_func, ret = acl.media.venc_get_channel_desc_param(self.venc_channel_desc, ACL_VENC_CALLBACK_PTR)

PIXEL_FORMAT_YUV_SEMIPLANAR_420 = 1
# 设置输入图片格式。
ret = acl.media.venc_set_channel_desc_param(self.venc_channel_desc, ACL_VENC_PIXEL_FORMAT_UINT32, PIXEL_FORMAT_YUV_SEMIPLANAR_420)
# 获取输入图片格式。
get_pic_format, ret = acl.media.venc_get_channel_desc_param(self.venc_channel_desc, ACL_VENC_PIXEL_FORMAT_UINT32)

width = 128
# 设置图片宽度。
ret = acl.media.venc_set_channel_desc_param(self.venc_channel_desc, ACL_VENC_PIC_WIDTH_UINT32, width)
# 获取图片宽度。
get_width, ret = acl.media.venc_get_channel_desc_param(self.venc_channel_desc, ACL_VENC_PIC_WIDTH_UINT32)

height = 128
# 设置图片高度。
ret = acl.media.venc_set_channel_desc_param(self.venc_channel_desc, ACL_VENC_PIC_HEIGHT_UINT32, height)
# 获取图片高度。
get_height, ret = acl.media.venc_get_channel_desc_param(self.venc_channel_desc, ACL_VENC_PIC_HEIGHT_UINT32)
父主题： 媒体数据处理V1