ffmpeg c++ 多线程编码

FFmpeg是一个非常强大的开源多媒体处理框架，提供了丰富的编解码器和工具，可以对音视频进行录制、转码、剪辑、播放等操作。在使用FFmpeg进行编码时，可以通过多线程技术提高编码效率。

下面是一个简单的C++多线程编码示例：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>
#include <chrono>

extern "C" {
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libavutil/opt.h>
}

using namespace std::chrono_literals;

// 用于存储编码数据的队列
std::queue<AVPacket*> packet_queue;
std::mutex packet_mutex;
std::condition_variable packet_cond;

// 编码线程函数
void encode_thread(AVCodecContext* codec_ctx, AVFrame* frame, AVFormatContext* fmt_ctx) {
    int ret;
    AVPacket* pkt = av_packet_alloc();
    
    while (true) {
        // 从队列中取出一帧待编码数据
        std::unique_lock<std::mutex> lock(packet_mutex);
        packet_cond.wait(lock, [] { return !packet_queue.empty(); });
        pkt = packet_queue.front();
        packet_queue.pop();

        // 编码该帧数据
        ret = avcodec_send_frame(codec_ctx, frame);
        if (ret < 0) {
            std::cerr << "Error sending frame to encoder: " << av_err2str(ret) << std::endl;
            break;
        }

        while (ret >= 0) {
            ret = avcodec_receive_packet(codec_ctx, pkt);
            if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF) {
                break;
            } else if (ret < 0) {
                std::cerr << "Error receiving packet from encoder: " << av_err2str(ret) << std::endl;
                break;
            }

            // 将编码后的数据写入文件
            av_packet_rescale_ts(pkt, codec_ctx->time_base, fmt_ctx->streams[0]->time_base);
            av_interleaved_write_frame(fmt_ctx, pkt);

            av_packet_unref(pkt);
        }

        av_packet_free(&pkt);
    }
}

int main(int argc, char** argv) {
    // 初始化FFmpeg
    av_register_all();
    avcodec_register_all();

    // 打开输入文件并获取视频流信息
    AVFormatContext* in_fmt_ctx = nullptr;
    if (avformat_open_input(&in_fmt_ctx, "input.mp4", nullptr, nullptr) < 0) {
        std::cerr << "Error opening input file" << std::endl;
        return 1;
    }
    if (avformat_find_stream_info(in_fmt_ctx, nullptr) < 0) {
        std::cerr << "Error finding stream information" << std::endl;
        return 1;
    }
    int video_stream_index = av_find_best_stream(in_fmt_ctx, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, nullptr, 0);
    if (video_stream_index < 0) {
        std::cerr << "Error finding video stream" << std::endl;
        return 1;
    }
    AVStream* in_video_stream = in_fmt_ctx->streams[video_stream_index];

    // 打开输出文件并初始化视频编码器
    AVFormatContext* out_fmt_ctx = nullptr;
    if (avformat_alloc_output_context2(&out_fmt_ctx, nullptr, nullptr, "output.mp4") < 0) {
        std::cerr << "Error allocating output context" << std::endl;
        return 1;
    }
    AVStream* out_video_stream = avformat_new_stream(out_fmt_ctx, nullptr);
    if (!out_video_stream) {
        std::cerr << "Error creating new video stream" << std::endl;
        return 1;
    }
    AVCodec* codec = avcodec_find_encoder(out_fmt_ctx->oformat->video_codec);
    if (!codec) {
        std::cerr << "Error finding video encoder" << std::endl;
        return 1;
    }
    AVCodecContext* codec_ctx = avcodec_alloc_context3(codec);
    if (!codec_ctx) {
        std::cerr << "Error allocating video codec context" << std::endl;
        return 1;
    }
    codec_ctx->width = in_video_stream->codecpar->width;
    codec_ctx->height = in_video_stream->codecpar->height;
    codec_ctx->pix_fmt = codec->pix_fmts[0];
    codec_ctx->time_base = { 1, in_video_stream->codecpar->frame_rate.num };
    codec_ctx->framerate = { in_video_stream->codecpar->frame_rate, 1 };
    if (avcodec_open2(codec_ctx, codec, nullptr) < 0) {
        std::cerr << "Error opening video codec" << std::endl;
        return 1;
    }
    if (avcodec_parameters_from_context(out_video_stream->codecpar, codec_ctx) < 0) {
        std::cerr << "Error copying codec parameters" << std::endl;
        return 1;
    }
    out_video_stream->time_base = codec_ctx->time_base;
    if (avio_open(&out_fmt_ctx->pb, "output.mp4", AVIO_FLAG_WRITE) < 0) {
        std::cerr << "Error opening output file" << std::endl;
        return 1;
    }
    if (avformat_write_header(out_fmt_ctx, nullptr) < 0) {
        std::cerr << "Error writing output file header" << std::endl;
        return 1;
    }

    // 初始化视频帧
    AVFrame* frame = av_frame_alloc();
    frame->format = codec_ctx->pix_fmt;
    frame->width = codec_ctx->width;
    frame->height = codec_ctx->height;
    if (av_frame_get_buffer(frame, 0) < 0) {
        std::cerr << "Error allocating frame buffer" << std::endl;
        return 1;
    }

    // 启动编码线程
    std::thread encode_thr(encode_thread, codec_ctx, frame, out_fmt_ctx);

    // 读取视频帧并送入编码队列
    AVPacket* pkt = av_packet_alloc();
    AVFrame* in_frame = av_frame_alloc();
    while (av_read_frame(in_fmt_ctx, pkt) == 0) {
        if (pkt->stream_index == video_stream_index) {
            avcodec_send_packet(codec_ctx, pkt);
            avcodec_receive_frame(codec_ctx, in_frame);

            // 将原始帧数据转换为目标格式
            SwsContext* sws_ctx = sws_getContext(
                in_frame->width, in_frame->height, static_cast<AVPixelFormat>(in_frame->format),
                codec_ctx->width, codec_ctx->height, codec_ctx->pix_fmt,
                SWS_BICUBIC, nullptr, nullptr, nullptr);
            if (!sws_ctx) {
                std::cerr << "Error creating sws context" << std::endl;
                return 1;
            }
            sws_scale(sws_ctx, in_frame->data, in_frame->linesize, 0, in_frame->height, frame->data, frame->linesize);
            sws_freeContext(sws_ctx);

            // 将转换后的帧数据送入编码队列
            std::unique_lock<std::mutex> lock(packet_mutex);
            packet_queue.push(av_packet_clone(pkt));
            packet_cond.notify_one();
        }
        av_packet_unref(pkt);
    }
    av_packet_free(&pkt);
    av_frame_free(&in_frame);

    // 结束编码线程
    encode_thr.join();

    // 写入文件尾部并释放资源
    av_write_trailer(out_fmt_ctx);
    avformat_close_input(&in_fmt_ctx);
    if (out_fmt_ctx && !(out_fmt_ctx->oformat->flags & AVFMT_NOFILE)) {
        avio_closep(&out_fmt_ctx->pb);
    }
    avformat_free_context(out_fmt_ctx);
    avcodec_free_context(&codec_ctx);
    av_frame_free(&frame);

    return 0;
}

该示例中，主线程读取原始视频帧并将其送入编码队列中，编码线程从队列中取出待编码数据，并将编码后的数据写入文件。多线程编码可以有效利用多核CPU提高编码效率，但同时也需要注意线程同步和数据安全等问题。