FFmpeg实现多线程编码并保存mp4文件

更新时间：2023年08月28日 10:58:53 作者：fengbingchun

这篇文章主要为大家介绍了FFmpeg如何持续的从指定内存中读取原始数据,再将解码数据存入队列中,并通过单独的线程进行编码,最后保存为mp4文件,感兴趣的可以了解下

之前介绍的示例：

(1).FFmpeg实现将编码后数据保存成mp4中对编码后数据保存成mp4

(2).FFmpeg中AVIOContext的使用方法详解中通过AVIOContext实现从内存读取数据

(3).FFmpeg中avfilter模块的介绍与使用中将图像加载到视频中

这里将三部分整合到类中，便于后面增加测试代码，下面的示例是两个线程：从内存中读取数据，并将指定的图像加载到视频，将结果保存成mp4。

示例代码如下：

1. 类PacketScaleQueue：用于持续的从指定内存中读取原始数据，上面的示例中已包含此代码

2.类CodecQueue：用于将解码数据存入队列中，并通过单独的线程进行编码

class AVFrameQueue {
public:
	AVFrameQueue() = default;
	~AVFrameQueue() {}
	void push(AVFrame** frame) {
		std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
		queue.push(*frame);
		cv.notify_all();
	}
	void pop(AVFrame** frame) {
		std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
		while (queue.empty()) {
			//cv.wait(lck);
			if (cv.wait_for(lck, std::chrono::milliseconds(150)) == std::cv_status::timeout) {
				fprintf(stderr, "#### Warning: wait timeout\n");
				*frame = nullptr;
				return;
			}
		}
		*frame = queue.front();
		queue.pop();
	}
	size_t size() const {
		return queue.size();
	}
private:
	std::queue<AVFrame*> queue;
	std::mutex mtx;
	std::condition_variable cv;
};
class CodecQueue {
public:
	CodecQueue() = default;
	void init(unsigned int frame_num) {
		for (auto i = 0; i < frame_num; ++i) {
			AVFrame* frame = nullptr;
			pushDecode(&frame);
		}
	}
	~CodecQueue() { release(); }
	void release() {
		AVFrame* frame = nullptr;
		while (getDecodeSize() > 0) {
			popDecode(&frame);
			av_frame_free(&frame);
		}
		while (getEncodeSize() > 0) {
			popEncode(&frame);
			av_frame_free(&frame);
		}
	}
	void pushDecode(AVFrame** frame) { decode_queue.push(frame); }
	void popDecode(AVFrame** frame) { decode_queue.pop(frame); }
	size_t getDecodeSize() const { return decode_queue.size(); }
	void pushEncode(AVFrame** frame) { encode_queue.push(frame); }
	void popEncode(AVFrame** frame) { encode_queue.pop(frame); }
	size_t getEncodeSize() const { return encode_queue.size(); }
private:
	AVFrameQueue decode_queue, encode_queue;
};

3.类VideoCodec：供外面的接口调用，封装了视频的解码和编码过程

声明如下：

typedef struct CodecCtx {
	char outfile_name[VIDEO_CODEC_MAX_STRING_SIZE];
	char video_size[VIDEO_CODEC_MAX_STRING_SIZE];
	char bitrate_str[VIDEO_CODEC_MAX_STRING_SIZE];
	char pixel_format[VIDEO_CODEC_MAX_STRING_SIZE];
	char filter_descr[VIDEO_CODEC_MAX_STRING_SIZE];
	AVFormatContext* ifmt_ctx;
	AVFormatContext* ofmt_ctx;
	AVCodecContext* dec_ctx;
	AVCodecContext* enc_ctx;
	AVFrame* dec_frame;
	AVFilterContext* buffersink_ctx;
	AVFilterContext* buffersrc_ctx;
	AVFilterGraph* filter_graph;
	AVPacket* enc_pkt;
	AVRational frame_rate;
	int term_status;
	int stream_index;
	int frame_count;
	bool encode_thread_end;
} CodecCtx;
class VideoCodec {
public:
	VideoCodec() = default;
	~VideoCodec() {  }
	void setOutfileName(const std::string& name) { outfile_name_ = name; }
	void setVideoSize(const std::string& size) { video_size_ = size; }
	void setPixelFormat(const std::string& format) { pixel_format_ = format; }
	void setFilterDescr(const std::string& filter_descr) { filter_descr_ = filter_descr; }
	void stopEncode() {
		while (raw_packet_queue_.getScaleSize() != 0);
		codec_ctx_->term_status = 1;
		Buffer buffer;
		raw_packet_queue_.popPacket(buffer);
		memset(buffer.data, 0, block_size_);
		raw_packet_queue_.pushScale(buffer); // for av_read_frame to exit normally
	}
	PacketScaleQueue& get_raw_packet_queue(unsigned int buffer_num, size_t buffer_size) {
		raw_packet_queue_.init(buffer_num, buffer_size);
		block_size_ = buffer_size;
		return raw_packet_queue_;
	}
	int openEncode();
	int processEncode();
	int closeEncode();
private:
	std::string outfile_name_ = "";
	std::string video_size_ = "";
	std::string pixel_format_ = "";
	std::string filter_descr_ = "";
	PacketScaleQueue raw_packet_queue_;
	int block_size_ = 0;
	CodecCtx* codec_ctx_ = nullptr;
	AVIOContext* avio_ctx_ = nullptr;
	CodecQueue codec_queue_;
	std::thread encode_thread_;
	int get_decode_context();
	int get_encode_context();
	int init_filters();
	int filter_encode_write_frame(AVFrame* frame);
	int get_output_format_context();
	int flush_encode_write_frame();
	int flush_decoder();
	int flush_encoder();
	void flush_codec();
};

类VideoCodec实现部分：是之前示例的整理，参考之前示例

4.测试代码，即调用VideoCodec接口，以下是同时两个线程进行编码写

namespace {
const int total_push_count = 121;
bool flag1 = true;
const size_t block_size_1 = 640 * 480 * 3;
size_t total_push_count_1 = 0;
void fill_raw_data_1(PacketScaleQueue& raw_packet)
{
    unsigned char value = 0;
    while (total_push_count_1 < total_push_count) {
        value += 10;
        if (value >= 255) value = 0;
        Buffer buffer;
        raw_packet.popPacket(buffer);
        memset(buffer.data, value, block_size_1);
        raw_packet.pushScale(buffer);
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(33));
        ++total_push_count_1;
    }
    flag1 = false;
}
void sleep_seconds_1(VideoCodec& video_codec)
{
    while (flag1) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(33));
    }
    video_codec.stopEncode();
}
void encode_1()
{
    VideoCodec video_codec;
    video_codec.setOutfileName("out1.mp4");
    video_codec.setVideoSize("640x480");
    video_codec.setPixelFormat("bgr24");
    video_codec.setFilterDescr("movie=1.jpg[logo];[in][logo]overlay=10:20[out]");
    auto& raw_queue = video_codec.get_raw_packet_queue(16, block_size_1);
    std::thread thread_fill(fill_raw_data_1, std::ref(raw_queue));
    auto ret = video_codec.openEncode();
    if (ret != 0) {
        std::cout << "fail to openEncode: " << ret << std::endl;
        //return -1;
    }
    std::thread thread_sleep(sleep_seconds_1, std::ref(video_codec));
    ret = video_codec.processEncode();
    if (ret != 0) {
        std::cout << "fail to processEncode: " << ret << std::endl;
        //return -1;
    }
    thread_fill.join();
    thread_sleep.join();
    video_codec.closeEncode();
    std::cout << "1 total push count: " << total_push_count_1 << std::endl;
}
bool flag2 = true;
const size_t block_size_2 = 640 * 480 * 3;
size_t total_push_count_2 = 0;
void fill_raw_data_2(PacketScaleQueue& raw_packet)
{
    unsigned char value = 0;
    while (total_push_count_2 < total_push_count) {
        value += 10;
        if (value >= 255) value = 0;
        Buffer buffer;
        raw_packet.popPacket(buffer);
        memset(buffer.data, value, block_size_2);
        raw_packet.pushScale(buffer);
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(33));
        ++total_push_count_2;
    }
    flag2 = false;
}
void sleep_seconds_2(VideoCodec& video_codec)
{
    while (flag2) {
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(33));
    }
    video_codec.stopEncode();
}
void encode_2()
{
    VideoCodec video_codec;
    video_codec.setOutfileName("out2.mp4");
    video_codec.setVideoSize("640x480");
    video_codec.setPixelFormat("bgr24");
    video_codec.setFilterDescr("movie=1.jpg[logo];[in][logo]overlay=10:20[out]");
    auto& raw_queue = video_codec.get_raw_packet_queue(16, block_size_2);
    std::thread thread_fill(fill_raw_data_2, std::ref(raw_queue));
    auto ret = video_codec.openEncode();
    if (ret != 0) {
        std::cout << "fail to openEncode: " << ret << std::endl;
        //return -1;
    }
    std::thread thread_sleep(sleep_seconds_2, std::ref(video_codec));
    ret = video_codec.processEncode();
    if (ret != 0) {
        std::cout << "fail to processEncode: " << ret << std::endl;
        //return -1;
    }
    thread_fill.join();
    thread_sleep.join();
    std::cout << "2 total push count: " << total_push_count_2 << std::endl;
}
} // namespce
int test_ffmpeg_libavfilter_movie_multi_thread()
{
    std::thread thread_1(encode_1);
    std::thread thread_2(encode_2);
    thread_1.join();
    thread_2.join();
    std::cout << "test finish" << std::endl;
    return 0;
}

生成的mp4文件结果如下：在release下生成的两个视频文件完全一致；在debug下编码过程中有时会timeout

GitHub：https://github.com/fengbingchun/OpenCV_Test

到此这篇关于FFmpeg实现多线程编码并保存mp4文件的文章就介绍到这了,更多相关FFmpeg多线程编码内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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