1．引言

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     視頻的采集和壓縮是進行視頻傳輸、監(jiān)控等視頻應用開發(fā)時必須采取的步驟。
      關(guān)于視頻采集，本文探討了一種基于Windows平臺的簡單而實用的方法，利用微軟提供的VFW（Video For Windows）軟件包來實現(xiàn)，只需要有一般的USB攝像頭，就可以方便地對視頻進行采集和保存。
   視頻壓縮方面，本文探討了如何利用現(xiàn)階段壓縮率大、傳輸可靠性最高的一種編碼標準—H.264標準的開源編碼器（T264）來實現(xiàn)對采集到的視頻文件進行壓縮的方法，利用VFW 所采集到的視頻格式是沒有進行任何壓縮的AVI 格式，首先對AVI 格式進行轉(zhuǎn)換，再利用T264源碼對轉(zhuǎn)換后的視頻流文件進行壓縮編碼，這樣就極大地壓縮了視頻文件，方便視頻的傳輸。

2．視頻信息的采集

   由于利用VFW軟件包能夠方便地實現(xiàn)視頻、音頻數(shù)據(jù)流到AVI文件的存儲，在Visual C++中將VFW軟件包的函數(shù)封裝成為AVICAP窗口類函數(shù)，利用AVICAP窗口類函數(shù)，程序員能夠通過發(fā)送消息或設置屬性來捕獲、播放和編輯視頻剪輯，能靈活地實現(xiàn)從模擬視頻源采集數(shù)字視頻信號，并將捕捉的視頻流存儲到磁盤或者直接對視頻緩存進行處理。
    本文所述的方法是在Viusal C++ 6.0 軟件平臺上實現(xiàn)的，而軟件實現(xiàn)的具體步驟如下：
    1）在采集視頻前必須先創(chuàng)建一個視頻采集的窗口，以及添加一些具體的操作按鈕，窗口利用函數(shù)capCreateCaptureWindow 來創(chuàng)建，如果窗口創(chuàng)建成功，返回窗口的句柄(程序中hwndV)，如果創(chuàng)建不成功，則返回NULL 值。具體的創(chuàng)建程序及注釋如下：
       hwndV=capCreateCaptureWindow(
     (LPSTR) "My Capture Window",  //捕捉窗口名稱
               WS_CHILD | WS_VISIBLE,      //窗口風格樣式
                       150, 150, 300, 280,         //窗口位置和大小
                       (HWND) hwndMain,            //父窗口句柄
               (int) 1);                   //窗口標識
      2）采集開始前，要將采集窗口與視頻設備相關(guān)聯(lián)，VFW接口采用capDriverConnect （hWndCap，,nIndex）這個函數(shù)，式中：hWndCap所建立的視頻捕捉窗口的句柄；nIndex為查詢得到的視頻卡驅(qū)動程序的索引號。接下來，獲取視頻采集設備的能力及狀態(tài)信息，VFW中采用函數(shù)capDriverGetCaps(hwnd,psCaps,wsize)來得到采集設備的能力，而采用capGetStatus （hwnd,s,size）函數(shù)來得到采集設備的狀態(tài)信息。
      3）啟動顯示模式并設置其模式參數(shù)，AVICAP 窗口類采用兩個函數(shù)來實現(xiàn)，具體程序和注釋如下：
     capPreviewRate( hwndVideo, 66); //設置預覽播放速率
      capreview( hwndVideo, TRUE);  //啟動預覽模式
     4）采集視頻流并保存，并終止視頻采集并斷開與采集設備的連接，在程序的開頭定義一個結(jié)構(gòu)體OPENFN，用于初始化一個對話框，而這個對話框是用來保存視頻的對話框。
 具體程序如下：
 if (!isRecordFileOpen)
{
    OPENFN ofname;    //打開文件結(jié)構(gòu)體
      ZeroMemory(&ofname, sizeof(OPENFN)); //初始化結(jié)構(gòu)體
      ofname.lStructSize = sizeof(OPENFN);   //結(jié)構(gòu)體的大小
      ofname.hwndOwner = hwndMain;           //主窗口句柄
     ofname.lpstrFile = recordFile;        //保存的文件指針
     ofname.nMaxFile = sizeof(recordFile);  //保存文件的大小
      ofname.lpstrFilter = "Video\0*.avi";  //保存文件的后綴
      ofname.nFilterIndex = 1;              //文件索引號
      ofname.lpstrFileTitle = NULL;         //文件名指針
     ofname.nMaxFileTitle = 0;
   ofname.lpstrInitialDir = NULL;
   ofname.Flags=OFN_PATHMUSTEXIST|OFN_FILEMUSTEXIST;
     if(GetSaveFileName(&ofn) == TRUE)   //顯示保存文件的對話框
    {
      strcpy(recordFile, ofn.lpstrFile);
      strcat(recordFile, ".avi");
      isRecordFileOpen = true;
    }
 }
       設置好保存文件以后，需用函數(shù)CreateThread來創(chuàng)建一個錄像的線程在其中采集視頻流，并利用函數(shù)capDriverDisconnect 來終止視頻采集并斷開與采集設備的連接，錄像線程的具體代碼如下：

      DWORD id;                         //創(chuàng)建一個錄像線程
         SECURITY_ATTRIBUTES ma;
      ma.nLength = sizeof(SECURITY_ATTRIBUTES);
      ma.lpSecurityDescriptor = NULL;
      ma.bInheritHandle = TRUE;
      hVideoThread = (&ma, (ULONG)0,
      videoThreadProc, (LPVOID)(ULONG)0, (ULONG)0, &id);

3．視頻格式的轉(zhuǎn)換

    本文所采用的是基于H.264編碼標準的視頻壓縮方法，所利用的源碼是由中國視頻編碼自由組織聯(lián)合開發(fā)的t264編×××，在使用本源碼前，編碼器要求進行壓縮的文件格式應為YUV 格式視頻文件，而VFW采集到的視頻文件是最原始的AVI 格式，因而要進行格式的轉(zhuǎn)換 。
      從AVI格式到Y(jié)UV 格式的轉(zhuǎn)換，并沒有直接的公式，而AVI視頻文件流的每一幀對應一個BMP(RGB)文件，則可以利用公式轉(zhuǎn)換成YUV 文件，轉(zhuǎn)換的公式如下：
    Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B
    Cb = 0.564(B - Y )
    Cr = 0.713(R -Y )
     其中，Cb 對應U，Cr 對應V，分別表示構(gòu)成彩色的兩個分量，而在程序中，則通過以下的程序來實現(xiàn)(按4:2:0 采樣格式)：
     void RGB2YUV ( uint8 R, uint8 G, uint8 B, uint8 *y, uint8 *u, uint8 *v )
  {
    *y = Clip ( ( ( 66 * int(R) + 129 * int(G) + 25 * int(B) + 128) >> 8) + 16 );
    *u = Clip ( ( ( -38 * int(R) - 74 * int(G) + 112 * int(B) + 128) >> 8) + 128 );
    *v = Clip ( ( ( 112 * int(R) - 94 * int(G) - 18 * int(B) + 128) >> 8) + 128 );
  }

4．利用編碼器進行壓縮編碼

    由中國視頻編碼自由組織聯(lián)合開發(fā)的編碼器在基于VisualC++平臺上創(chuàng)建了一個console程序，而前述的視頻采集程序因為有窗口、按鈕等視圖窗口，故是一個windows程序，在Visual C++平臺中，要將console 程序和windows 程序很好地結(jié)合在一起使用，是個很復雜的過程，因此，可以在前面視頻采集程序里面運用一個C++函數(shù)ShellExecute 來調(diào)用編碼器函數(shù)。
   具體實現(xiàn)的步驟如下：
   1）首先針對采集后經(jīng)格式轉(zhuǎn)換生成的YUV文件，得到它的幀數(shù)目，在配置文件enconfig.txt修改編碼幀的數(shù)目，例如如果幀數(shù)目為100，將enconfig.txt 文件中的第6、7、8 行：
     300 # total frame number
   300 # i intervals
   300 # idr intervals
    改為 :
  100 # total frame number
   100 # i intervals
   100 # idr intervals
    幀數(shù)目修改以后，文件生成的路徑也應該改為最終exe 文件生成的路徑，在enconfig.txt的最后三行進行修改。
   1）編譯編碼器，是采用的CONSOLE 程序，一般是在命令行中來執(zhí)行exe 程序，而本文中的方法是利用入口函數(shù)main(int argc, char* argv[])的特征，其中，argc 表示參數(shù)的個數(shù)，而argv[]數(shù)組用于保存參數(shù)的指針，在程序中就對參數(shù)進行賦值，省去了進入命令行進行執(zhí)行的繁瑣過程，從而生成一個可以直接拿來運用的exe 程序。具體賦值語句如下：
    argv[0]="T264.exe";
  argv[1]="-e";
  argv[2]="enconfig.txt";
  2）設置t264.exe 文件路徑，上述的過程中已經(jīng)生成一個可執(zhí)行的t264.exe 文件，如果將YUV文件放在與之相同的目錄下，在調(diào)試運行這個程序的時候就可以生成264碼流文件，達到編碼的目的。但本文是需要將采集、壓縮編碼在同一個程序中完成，因而把生成的t264.exe文件復制到采集程序的調(diào)試目錄下面。
3）上述的工作都做好以后，可以在采集程序里面調(diào)用編碼器程序了，這時用一個函數(shù)來實現(xiàn)，具體代碼是：
          ShellExecute(NULL,"open","t264.exe",
      "T264.exe –e enconfig.txt",NULL,SW_SHOWNORMAL);
     其中，SW_SHOWNORMAL 指的是一種程序運行風格，此時代表正常運行，在調(diào)用時可以看到程序運行的全部過程（DOS命令窗口顯示），如果需要程序透明執(zhí)行，不可見，則可以用SW_HIDE 來代替它。
     至此，整個視頻采集、格式轉(zhuǎn)換與編碼壓縮的過程就全部完成了，本文中所采集的AVI文件大小為4.075M，經(jīng)格式轉(zhuǎn)換后的YUV 文件大小為5.458M，而最終生成的264 碼流大小只有27k，壓縮率達到了150.9倍。

5．總結(jié)

  本文所探討的從視頻采集、格式轉(zhuǎn)換到壓縮編碼的整個過程，可以簡單方便地完成，可以直接應用在視頻監(jiān)控或者視頻的網(wǎng)絡傳輸?shù)鹊那捌陂_發(fā)。佰銳科技已為視頻監(jiān)控音視頻即時通訊提供了解決方案。http://www.bairuitech.com

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