git.sesse.net Git - nageru/blob - nageru/x264_encoder.h

   1 // A wrapper around x264, to encode video in higher quality than Quick Sync
   2 // can give us. We maintain a queue of uncompressed Y'CbCr frames (of 50 frames,
   3 // so a little under 100 MB at 720p), then have a separate thread pull out
   4 // those threads as fast as we can to give it to x264 for encoding.
   5 //
   6 // The encoding threads are niced down because mixing is more important than
   7 // encoding; if we lose frames in mixing, we'll lose frames to disk _and_
   8 // to the stream, as where if we lose frames in encoding, we'll lose frames
   9 // to the stream only, so the latter is strictly better. More importantly,
  10 // this allows speedcontrol to do its thing without disturbing the mixer.
  11
  12 #ifndef _X264ENCODE_H
  13 #define _X264ENCODE_H 1
  14
  15 #include <sched.h>
  16 #include <stdint.h>
  17 #include <x264.h>
  18 #include <atomic>
  19 #include <chrono>
  20 #include <condition_variable>
  21 #include <memory>
  22 #include <mutex>
  23 #include <queue>
  24 #include <string>
  25 #include <thread>
  26 #include <unordered_map>
  27 #include <vector>
  28
  29 extern "C" {
  30 #include <libavformat/avformat.h>
  31 }
  32
  33 #include <movit/image_format.h>
  34
  35 #include "defs.h"
  36 #include "shared/metrics.h"
  37 #include "print_latency.h"
  38 #include "video_codec_interface.h"
  39 #include "x264_dynamic.h"
  40
  41 class Mux;
  42 class X264SpeedControl;
  43
  44 class X264Encoder : public VideoCodecInterface {
  45 public:
  46         X264Encoder(const AVOutputFormat *oformat, bool use_separate_disk_params);  // Does not take ownership.
  47
  48         // Called after the last frame. Will block; once this returns,
  49         // the last data is flushed.
  50         ~X264Encoder() override;
  51
  52         // Must be called before first frame. Does not take ownership.
  53         void add_mux(Mux *mux) override { muxes.push_back(mux); }
  54
  55         // <data> is taken to be raw NV12 data of WIDTHxHEIGHT resolution.
  56         // Does not block.
  57         void add_frame(int64_t pts, int64_t duration, movit::YCbCrLumaCoefficients ycbcr_coefficients, const uint8_t *data, const ReceivedTimestamps &received_ts) override;
  58
  59         std::string get_global_headers() const override {
  60                 while (!x264_init_done) {
  61                         sched_yield();
  62                 }
  63                 return global_headers;
  64         }
  65
  66         void change_bitrate(unsigned rate_kbit) {
  67                 new_bitrate_kbit = rate_kbit;
  68         }
  69
  70 private:
  71         struct QueuedFrame {
  72                 int64_t pts, duration;
  73                 movit::YCbCrLumaCoefficients ycbcr_coefficients;
  74                 uint8_t *data;
  75                 ReceivedTimestamps received_ts;
  76         };
  77         void encoder_thread_func();
  78         void init_x264();
  79         void encode_frame(QueuedFrame qf);
  80
  81         // bitrate_kbit can be 0 for no change.
  82         static void speed_control_override_func(unsigned bitrate_kbit, movit::YCbCrLumaCoefficients coefficients, x264_param_t *param);
  83
  84         // One big memory chunk of all 50 (or whatever) frames, allocated in
  85         // the constructor. All data functions just use pointers into this
  86         // pool.
  87         std::unique_ptr<uint8_t[]> frame_pool;
  88
  89         std::vector<Mux *> muxes;
  90         const bool wants_global_headers;
  91         const bool use_separate_disk_params;
  92
  93         std::string global_headers;
  94         std::string buffered_sei;  // Will be output before first frame, if any.
  95
  96         std::thread encoder_thread;
  97         std::atomic<bool> x264_init_done{false};
  98         std::atomic<bool> should_quit{false};
  99         X264Dynamic dyn;
 100         x264_t *x264;
 101         std::unique_ptr<X264SpeedControl> speed_control;
 102
 103         std::atomic<unsigned> new_bitrate_kbit{0};  // 0 for no change.
 104
 105         // Protects everything below it.
 106         std::mutex mu;
 107
 108         // Frames that are not being encoded or waiting to be encoded,
 109         // so that add_frame() can use new ones.
 110         std::queue<uint8_t *> free_frames;
 111
 112         // Frames that are waiting to be encoded (ie., add_frame() has been
 113         // called, but they are not picked up for encoding yet).
 114         std::queue<QueuedFrame> queued_frames;
 115
 116         // Whenever the state of <queued_frames> changes.
 117         std::condition_variable queued_frames_nonempty;
 118
 119         // Key is the pts of the frame.
 120         std::unordered_map<int64_t, ReceivedTimestamps> frames_being_encoded;
 121 };
 122
 123 #endif  // !defined(_X264ENCODE_H)