编译 ffmpeg 以支持AVS格式视频解码与解码

前言

当前文章介绍如何在Linux下使用FFmpeg转码其他视频格式到AVS格式的指南，包括编译FFmpeg以支持XAVS编码和如何使用FFmpeg进行转码。

AVS (Audio Video Coding Standard) 格式是一种由中国主导制定的视频编码标准，全称为“中国数字音视频编解码技术标准”（China Digital Audio Video Coding Standard），主要应用于高清电视广播、数字电视、网络视频传输等领域。AVS 标准提高视频压缩效率，降低计算复杂度，并减少专利费用，为中国及其他国家提供一种自主可控的视频编码技术。

AVS 视频编码标准由多个子标准组成，其中 AVS1-P2（也称为 AVS+）是最广泛使用的版本之一，被设计用于高清晰度电视广播服务，并被中国数字地面电视广播标准 DTMB 采纳为推荐的视频编码格式。AVS1-P2 提供了与 H.264/AVC 相当的压缩效率，同时减少了计算复杂度，使得其在硬件实现上更为经济高效。

技术特点

高效压缩：AVS 标准采用了多种先进的压缩技术，如帧内预测、帧间预测、运动补偿、熵编码等，以实现高效的视频数据压缩。
低计算复杂度：与 H.264/AVC 相比，AVS 设计上更加注重计算效率，减少了复杂的运算过程，从而降低了硬件实现的成本。
自主知识产权：AVS 作为一种中国主导的标准，避免了因专利费而产生的高额成本，对于国内厂商来说具有一定的成本优势。
支持多种应用场景：AVS 支持多种视频分辨率和帧率，适用于从标清到高清甚至超高清的各种视频应用场合。

一个avs2编码的视频信息如下：

[davs2 info]: Manager 26c5cacfc00: Sequence Resolution: 3840x2160.
[davs2 info]: Dec[ 0] 26c5cad0780: COI of the first frame is 25.
[davs2 info]: davs2: 1.6.205 5313a0a9f7e63110.10, 2022-02-20 13:39:38
[davs2 info]: CPU Capabilities:  MMX2 SSE2Fast SSSE3 SSE4.2 AVX AVX2 FMA3 LZCNT BMI2
[davs2 info]: Manager 26c5cacfc00: using 1 thread(s): 1(frame/AEC)+0(pool/REC), 2 tasks"streams": [{"index": 0,"codec_name": "avs2","codec_long_name": "AVS2-P2/IEEE1857.4","codec_type": "video","codec_tag_string": "[0][0][0][0]","codec_tag": "0x0000","width": 3840,"height": 2160,"coded_width": 3840,"coded_height": 2160,"closed_captions": 0,"film_grain": 0,"has_b_frames": 0,"pix_fmt": "yuv420p10le","level": -99,"refs": 1,"r_frame_rate": "50/1","avg_frame_rate": "50/1","time_base": "1/1000","start_pts": 23,"start_time": "0.023000","extradata_size": 45,"disposition": {"default": 0,"dub": 0,"original": 0,"comment": 0,"lyrics": 0,"karaoke": 0,"forced": 0,"hearing_impaired": 0,"visual_impaired": 0,"clean_effects": 0,"attached_pic": 0,"timed_thumbnails": 0,"captions": 0,"descriptions": 0,"metadata": 0,"dependent": 0,"still_image": 0},"tags": {"DURATION": "00:00:06.163000000"}},{"index": 1,"codec_name": "ac3","codec_long_name": "ATSC A/52A (AC-3)","codec_type": "audio","codec_tag_string": "[0][0][0][0]","codec_tag": "0x0000","sample_fmt": "fltp","sample_rate": "48000","channels": 6,"channel_layout": "5.1(side)","bits_per_sample": 0,"r_frame_rate": "0/0","avg_frame_rate": "0/0","time_base": "1/1000","start_pts": 24,"start_time": "0.024000","bit_rate": "448000","disposition": {"default": 0,"dub": 0,"original": 0,"comment": 0,"lyrics": 0,"karaoke": 0,"forced": 0,"hearing_impaired": 0,"visual_impaired": 0,"clean_effects": 0,"attached_pic": 0,"timed_thumbnails": 0,"captions": 0,"descriptions": 0,"metadata": 0,"dependent": 0,"still_image": 0},"tags": {"DURATION": "00:00:06.008000000"}}]
}

ffplay播放效果如下：

播放效果：

一、如何编译FFmpeg以支持XAVS编码

1. 下载FFmpeg源代码

使用Subversion（SVN）从FFmpeg官方仓库下载FFmpeg源代码：
```
svn checkout svn://svn.ffmpeg.org/ffmpeg/trunk ffmpeg
```

2. 下载XAVS源代码

从SourceForge下载XAVS源代码：

svn co https://xavs.svn.sourceforge.net/svnroot/xavs/trunk xavs

3. 编译XAVS代码

安装XAVS并将其头文件（.h）和静态库文件（.a）安装到系统目录，例如 /usr/local：
```
cd xavs
./configure --enable-shared
make
make install
```

4. 配置FFmpeg

在配置FFmpeg时添加以下选项以启用GPL许可证和XAVS支持：
```
cd ../ffmpeg
./configure --enable-gpl --enable-libxavs
```
确保FFmpeg项目也安装到与XAVS库相同的目录，本例中为 /usr/local：
```
make
make install
```

5. 检查XAVS支持

运行以下命令来验证FFmpeg是否成功构建了AVS视频编码器：
```
./ffmpeg -formats | less
```
如果看到类似 cavsvideo raw Chinese AVS video 的输出，则表示AVS视频编码器已成功集成。

二、如何使用FFmpeg转码视频到AVS

2.1 转码命令示例

下面的命令展示了如何使用FFmpeg将视频转码成AVS格式：

./ffmpeg -vframes 300 -cqp 29 -refs 2 -bf 2 -g 16 -s widthxheight -i "INPUT_FILE_NAME" -vcodec libxavs "OUTPUT_FILE_NAME"

其中：
- -vframes: 设置要编码的帧数。
- -cqp: 设置常量量化参数。
- -refs: 设置参考帧的数量。
- -bf: 设置启用的B帧数量。
- -g: 设置GOP（图像组）大小，即I帧之间的距离。
- -s: 设置分辨率，格式为宽度x高度。
- -i: 指定输入文件名。
- -vcodec libxavs: 指定使用XAVS编码器。

2.2 常用参数

一些常用的FFmpeg参数及其含义：
- -b 或 -vb: 设置比特率或视频比特率。
- -s: 分辨率，格式为宽度x高度。
- -r: 帧速率。
- -refs: 参考帧的数量。
- -bf: 启用的B帧数量。
- -g: GOP大小，即I帧之间的距离。
- -cqp: 常量量化参数，应为大于等于0的整数。
- -me_method: 运动估计方法。
- -qmin/-qmax: 最小/最大量化步长。
- -vframes: 要编码的帧数。

2.3 示例

H.264转AVS（不含B帧）:

./ffmpeg -i test0.avi -g 60 -b 600k -vcodec libxavs output1.cavs

H.264转AVS（含B帧）:

./ffmpeg -i test0.avi -b 600k -bf 2 -vcodec libxavs output2.cavs

以上步骤和命令可以用来在Linux环境下使用FFmpeg将视频文件转码为AVS格式。

三、VLC、mpc-hc如何集成AVS？

详情看这里：https://gitee.com/zhengtianbo

3.1 ffmpeg集成AVS

链接：https://gitee.com/zhengtianbo/FFmpeg-avs2-avs3

直接下载编译好的ffmpeg：https://gitee.com/zhengtianbo/FFmpeg-avs2-avs3/releases/tag/A5.X_222

直接下载地址：https://gitee.com/zhengtianbo/FFmpeg-avs2-avs3/releases/download/A5.X_222/ffmpeg-V5.X-avs23-20220222_davs2-10bit-Win10-X64-EXE.zip

播放效果：

3.2 LAVFilters增加CAVS-AVS2-AVS3解码器

链接：https://gitee.com/zhengtianbo/LAVFilters-GB-CAVS-AVS2-AVS3-decoder

直接下载：https://gitee.com/zhengtianbo/LAVFilters-GB-CAVS-AVS2-AVS3-decoder/releases

3.3 VLC 4.0播AVS3_AVS2_CAVS视频

链接：https://gitee.com/zhengtianbo/AVS123_VLC4_Player

直接下载编译好的VLC：https://gitee.com/zhengtianbo/VLC3-AVS3AVS2CAVS/releases/download/vlc3.0.11.1AVS3_10-AVS2-CAVS/vlc-3.0.11.1-dev-AVS3_10b-AVS2-CAVS(TS_MKV)Win64_EXE%E8%BF%90%E8%A1%8C%E6%96%87%E4%BB%B6-avs2fix.zip

编译好的VLC下载地址：https://gitee.com/zhengtianbo/VLC3-AVS3AVS2CAVS/releases