VENC视频编码

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编码的代码逻辑，关于编码的接口调用流程，请先参见AscendCL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 接口调用流程

优化视频编码质量

在实现VENC视频编码功能时，可在创建通道时设置基本参数、或调用对应的set接口设置高级参数，优化视频编码质量，以下调整手段可以叠加使用，效果是叠加的，例如：

• H264视频数据获取场景，分辨率720P，gop = 60，帧率30fps，码率1M需要提升编码质量，可以使用如下优化手段组合：CBR模式、HI_VENC_SCENE_0、stats_time等于2、profile等于2、关闭宏块级码控。
• H265电影场景，分辨率1080P，gop=30，帧率25fps，码率2M需要提升编码质量，可以使用如下优化手段组合：CBR模式、HI_VENC_SCENE_1、stats_time等于1、关闭宏块级码控。

当前支持以下方式优化视频编码质量：

• 设置基本参数，优化视频编码质量

  不同分辨率的视频，其编码质量与视频的帧率、GOP（Group of pictures）、码率有关，在调用hi_mpi_venc_create_chn接口创建通道时，可设置编码的等级、设置H.264/H.265协议编码场景下CBR/VBR/AVBR/CVBR/QVBR模式的帧率、GOP、码率等参数，来调整视频编码质量：

  • 编码等级，通过hi_venc_chn_attr.venc_attr结构内的profile参数来设置；
  • 帧率，通过hi_venc_chn_attr.rc_attr结构体内的src_frame_rate输入帧率参数、dst_frame_rate输出帧率参数来设置；
  • GOP，通过hi_venc_chn_attr.rc_attr结构体内的gop参数来设置；
  • 码率，通过hi_venc_chn_attr.rc_attr结构体内的bit_rate或max_bit_rate或target_bit_rate参数来设置。

  表1 典型场景下帧率、GOP、码率的取值

  画质/分辨率	帧率	GOP	码率（Mbps）
  4K 3840*2160/4096*2160	25或30	建议GOP为帧率的整数倍，例如帧率为25时，GOP建议25或50。	视频数据获取场景 H264/H265码流，码率取值8~12。 秀场/主播/短视频场景 H265码流，码率取值6~12。 H264码流，不涉及。 游戏视频场景 H264/H265码流，码率取值10~16。
  2K 2560*1440	25或30	建议GOP为帧率的整数倍，例如帧率为25时，GOP建议25或50。	视频数据获取场景 H264/H265码流，码率取值6~10。 秀场/主播/短视频场景 H265码流，码率取值4.8~8。 H264码流，不涉及。 游戏视频场景 H264/H265码流，码率取值6~10。
  1080P（蓝光） 1920*1080	25或30	建议GOP为帧率的整数倍，例如帧率为25时，GOP建议25或50。	视频数据获取场景 H265码流，码率取值1~4。 H264码流，码率取值2~6。 秀场/主播/短视频场景 H265码流，码率取值1.4~3.6。 H264码流，码率取值2~4.8。 游戏视频场景 H264/H265码流，码率取值3~6。
  720P（高清） 1280*720	25或30	建议GOP为帧率的整数倍，例如帧率为25时，GOP建议25或50。	视频数据获取场景 H265码流，码率取值0.8~2。 H264码流，码率取值1~3。 秀场/主播/短视频场景 H265码流，码率取值1~2。 H264码流，码率取值1~3。 游戏视频场景 H264/H265码流，码率取值2~4。
  480P/D1_N（标清） 854*480/720*480	25或30	建议GOP为帧率的整数倍，例如帧率为25时，GOP建议25或50。	视频数据获取场景 H265码流，码率取值0.3~0.7。 H264码流，码率取值0.6~1.4。 秀场/主播/短视频场景 H265码流，码率取值0.25~0.6。 H264码流，码率取值0.3~0.7。 游戏视频场景 不涉及。
  576P/D1（标清） 720*576	25或30	建议GOP为帧率的整数倍，例如帧率为25时，GOP建议25或50。	视频数据获取场景 H265码流，码率取值0.3~0.7。 H264码流，码率取值0.6~1.4。 秀场/主播/短视频场景 H265码流，码率取值0.25~0.6。 H264码流，码率取值0.3~0.7。 游戏视频场景 不涉及。
  270P（流畅） 480*270	25或30	建议GOP为帧率的整数倍，例如帧率为25时，GOP建议25或50。	视频数据获取场景 不涉及。 秀场/主播/短视频场景 H265码流，码率取值0.2。 H264码流，码率取值0.3。 游戏视频场景 不涉及。
  CIF P/N 352*288/320*240	25或30	建议GOP为帧率的整数倍，例如帧率为25时，GOP建议25或50。	视频数据获取场景 H264/H265码流，码率取值0.25。 秀场/主播/短视频场景 不涉及。 游戏视频场景 不涉及。

• 设置高级参数，调整视频编码细节

  您可以调用接口设置码控模式、宏块级码率控制参数、编码场景模式等，来调整视频编码的细节，进一步改善编码质量。

  表2 高级配置项列表

  配置项	接口	参数名	说明
  码控模式	hi_mpi_venc_create_chn	hi_venc_chn_attr.rc_attr结构体内的rc_mode参数	追求码率平稳或追求PSNR大且码率符合目标值，配置为CBR； 追求节省码率，对主观编码质量有一定要求，配置为VBR； 追求节省码率，对主观编码质量有一定要求，且场景中有较多静止画面，配置为AVBR； 追求PSNR且对码率上浮没有严格要求，配置为QVBR； 追求节省码率，对主观编码质量有一定要求，且可以根据带宽、存储空间要求进行更多调整，配置为CVBR；
  码率控制模型统计时间	hi_mpi_venc_create_chn	hi_venc_chn_attr.rc_attr内各模式属性值结构体内的stats_time参数	关注长期码率稳定，短期波动不在意的可以设置大一些，例：DVR存盘。设大可以提高重编码判决的门槛，重编码次数会减少，但是码率波动会加大。
  宏块级码率控制参数	hi_mpi_venc_set_rc_param	hi_venc_rc_param结构内的threshold_i、threshold_p、threshold_b、direction、row_qp_delta参数	如果图像内容复杂、细节较多或用户关注PSNR等客观指标时，需关闭宏块级码率控制。
  第一帧的起始Qp值	hi_mpi_venc_create_chn	hi_venc_rc_param结构内的first_frame_start_qp参数	典型场景下，用户配置的码率小于表1中给的参考值，且编码后的视频第一帧明显模糊，则建议配置first_frame_start_qp参数，参数值取[min_i_qp, max_i_qp]的中间值，例如,[min_i_qp, max_i_qp]为[30, 40]，则first_frame_start_qp参数配置为35，同时将max_reencode_times参数配置为0，会获得较好的编码质量。
  编码场景模式	hi_mpi_venc_set_scene_mode	hi_venc_scene_mode	安防场景配置为HI_VENC_SCENE_0；自动驾驶、直播、游戏、动画、电影配置为HI_VENC_SCENE_1。

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，不可以直接拷贝编译运行，仅供参考。

// 1.获取软件栈的运行模式，不同运行模式影响后续的接口调用流程（例如是否进行数据传输等）
aclrtRunMode runMode;
aclError aclRet = aclrtGetRunMode(&runMode);

// 2.AscendCL初始化
aclRet = aclInit(nullptr);

// 3.运行管理资源申请（依次申请Device、Context）
aclrtContext g_context;
aclRet = aclrtSetDevice(0);
aclRet = aclrtCreateContext(&g_context, 0);

// 4.初始化媒体数据处理系统
int32_t ret = hi_mpi_sys_init();

// 5.创建通道
hi_venc_chn chn = 0;
hi_venc_chn_attr attr{};
attr.venc_attr.type = HI_PT_H265;
attr.venc_attr.profile = 0;
attr.venc_attr.max_pic_width = 128;
attr.venc_attr.max_pic_height = 128;
attr.venc_attr.pic_width = 128;
attr.venc_attr.pic_height = 128;
attr.venc_attr.buf_size = 2 * 1024 * 1024;
attr.venc_attr.is_by_frame = HI_TRUE;
attr.rc_attr.rc_mode = HI_VENC_RC_MODE_H265_VBR;
attr.rc_attr.h265_vbr.gop = 30;
attr.rc_attr.h265_vbr.stats_time = 1;
attr.rc_attr.h265_vbr.src_frame_rate = 30;
attr.rc_attr.h265_vbr.dst_frame_rate = 30;
attr.rc_attr.h265_vbr.max_bit_rate = 4000;
attr.gop_attr.gop_mode = HI_VENC_GOP_MODE_NORMAL_P;
attr.gop_attr.normal_p.ip_qp_delta = 3;
ret = hi_mpi_venc_create_chn(chn, &attr);

// 6.通知编码器启动接收输入数据
hi_venc_start_param recv_param{};
recv_param.recv_pic_num = -1;
ret = hi_mpi_venc_start_chn(chn, &recv_param);

// 7.发送输入数据
// 7.1 申请输入内存
uint8_t* inputAddr = nullptr;
int32_t inputSize = 128 * 128 * 3 / 2;
ret = hi_mpi_dvpp_malloc(0, &inputAddr, inputSize);

// 如果运行模式为ACL_HOST，则需要申请Host内存，将输入数据读入Host内存，再通过aclrtMemcpy接口将Host的数据传输到Device，数据传输完成后，需及时释放Host内存；否则直接将输入数据读入Device内存
if (runMode == ACL_HOST) {
    void* hostInputAddr = nullptr;
    // 申请Host内存
    aclRet = aclrtMallocHost(&hostInputAddr, inputSize);
    // 将输入数据读入内存中，该自定义函数VencReadYuvFile由用户实现
    VencReadYuvFile(streamName, hostInputAddr, inputSize);
    // 数据传输
    aclRet = aclrtMemcpy(inputAddr, inputSize, hostInputAddr, inputSize, ACL_MEMCPY_HOST_TO_DEVICE);
    // 完成数据传输后，需及时释放不使用的内存
    aclrtFreeHost(hostInputAddr );
    hostInputAddr = nullptr;
} else {
    // 将输入数据读入内存中，该自定义函数VencReadYuvFile由用户实现
    VencReadYuvFile(streamName, inputAddr, inputSize);
}

// 7.2 发送输入数据，开始编码
hi_video_frame_info frame{};
frame.mod_id = HI_ID_VENC;
frame.v_frame.width = 128;
frame.v_frame.height = 128;
frame.v_frame.field = HI_VIDEO_FIELD_FRAME;
frame.v_frame.pixel_format = HI_PIXEL_FORMAT_YUV_SEMIPLANAR_420;
frame.v_frame.video_format = HI_VIDEO_FORMAT_LINEAR;
frame.v_frame.compress_mode = HI_COMPRESS_MODE_NONE;
frame.v_frame.dynamic_range = HI_DYNAMIC_RANGE_SDR8;
frame.v_frame.color_gamut = HI_COLOR_GAMUT_BT709;
frame.v_frame.width_stride[0] = 128;
frame.v_frame.width_stride[1] = 128;
frame.v_frame.width_stride[2] = 128;
frame.v_frame.virt_addr[0] = inputAddr;
frame.v_frame.virt_addr[1] = (hi_void *)((uintptr_t)frame.v_frame.virt_addr[0] + 128 * 128);
frame.v_frame.frame_flag = 0;
frame.v_frame.time_ref = 0;
frame.v_frame.pts = 0;
ret = hi_mpi_venc_send_frame(chn, &frame, 0);

// 8.获取编码结果
// 8.1 创建EPOLL实例
int32_t epollFd = 0;
int32_t fd = hi_mpi_venc_get_fd(chn);
ret = hi_mpi_sys_create_epoll(10, &epollFd);

hi_dvpp_epoll_event event;
event.events = HI_DVPP_EPOLL_IN;
event.data = (void*)(unsigned long)(fd);
ret = hi_mpi_sys_ctl_epoll(epollFd, HI_DVPP_EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);

int32_t eventCount = 0;
// 编码完成前，会超时阻塞在这里，一旦完成，才会往下执行
ret = hi_mpi_sys_wait_epoll(epollFd, event, 3, 1000, &eventCount);

// 8.2 获取编码结果
hi_venc_chn_status stat;
ret = hi_mpi_venc_query_status(chn, &stat);
hi_venc_stream stream;
stream.pack_cnt = stat.cur_packs;
stream.pack = new hi_venc_pack[stream.pack_cnt];
ret = hi_mpi_venc_get_stream(chn, &stream, 1000);

// 8.3 如果运行模式为ACL_HOST，且Host上需要使用编码输出的码流，则需要申请Host内存，通过aclrtMemcpy接口将Device的输出码流传输到Host
if (g_runMode == ACL_HOST) {
    void* hostOutputAddr = nullptr;
    aclRet = aclrtMallocHost(&hostOutputAddr, outputSize);
    aclRet = aclrtMemcpy(hostOutputAddr, outputSize, stream.pack[0].addr, outputSize, ACL_MEMCPY_DEVICE_TO_HOST);
    // ......
    // 数据使用完成后，需及时释放不使用的内存
    aclrtFreeHost(hostOutputAddr);
    hostOutputAddr = nullptr;
} else {
    // 可以直接使用编码输出码流数据，在stream.pack[0].addr指向的内存中
    // TODO: 推理相关的代码逻辑
}

// 9.释放输入内存和输出码流
ret = hi_mpi_dvpp_free(inputAddr);
ret = hi_mpi_venc_release_stream(chn, &stream);
delete[] stream.pack;

// 10.通知编码器停止接收输入数据
ret = hi_mpi_venc_stop_chn(chn);
ret = hi_mpi_sys_ctl_epoll(epollFd, HI_DVPP_EPOLL_CTL_DEL, fd, NULL);
ret = hi_mpi_sys_close_epoll(epollFd);

// 11.销毁通道
ret = hi_mpi_venc_destroy_chn(chn);

// 12.媒体数据处理系统去初始化
ret = hi_mpi_sys_exit();

// 13.释放运行管理资源（依次释放Context、Device）
aclRet = aclrtDestroyContext(g_context);
aclRet = aclrtResetDevice(0);

// 14.AscendCL去初始化
aclRet = aclFinalize();

// ....