git.sesse.net Git - nageru/blob - 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 // TODO: We use x264's “speedcontrol” patch if available, so that quality is
   7 // automatically scaled up or down to content and available CPU time.
   8 //
   9 // The encoding threads are niced down because mixing is more important than
  10 // encoding; if we lose frames in mixing, we'll lose frames to disk _and_
  11 // to the stream, as where if we lose frames in encoding, we'll lose frames
  12 // to the stream only, so the latter is strictly better. More importantly,
  13 // this allows speedcontrol (when implemented) to do its thing without
  14 // disturbing the mixer.
  15
  16 #ifndef _X264ENCODE_H
  17 #define _X264ENCODE_H 1
  18
  19 #include <stdint.h>
  20 #include <x264.h>
  21 #include <atomic>
  22 #include <condition_variable>
  23 #include <memory>
  24 #include <mutex>
  25 #include <queue>
  26 #include <string>
  27 #include <thread>
  28
  29 extern "C" {
  30 #include <libavformat/avformat.h>
  31 }
  32
  33 class Mux;
  34 class X264SpeedControl;
  35
  36 class X264Encoder {
  37 public:
  38         X264Encoder(AVOutputFormat *oformat);  // Does not take ownership.
  39
  40         // Called after the last frame. Will block; once this returns,
  41         // the last data is flushed.
  42         ~X264Encoder();
  43
  44         // Must be called before first frame. Does not take ownership.
  45         void set_mux(Mux *mux) { this->mux = mux; }
  46
  47         // <data> is taken to be raw NV12 data of WIDTHxHEIGHT resolution.
  48         // Does not block.
  49         void add_frame(int64_t pts, int64_t duration, const uint8_t *data);
  50
  51         std::string get_global_headers() const { return global_headers; }
  52
  53         void change_bitrate(unsigned rate_kbit) {
  54                 new_bitrate_kbit = rate_kbit;
  55         }
  56
  57 private:
  58         struct QueuedFrame {
  59                 int64_t pts, duration;
  60                 uint8_t *data;
  61         };
  62         void encoder_thread_func();
  63         void init_x264();
  64         void encode_frame(QueuedFrame qf);
  65
  66         // One big memory chunk of all 50 (or whatever) frames, allocated in
  67         // the constructor. All data functions just use pointers into this
  68         // pool.
  69         std::unique_ptr<uint8_t[]> frame_pool;
  70
  71         Mux *mux = nullptr;
  72         bool wants_global_headers;
  73
  74         std::string global_headers;
  75         std::string buffered_sei;  // Will be output before first frame, if any.
  76
  77         std::thread encoder_thread;
  78         std::atomic<bool> should_quit{false};
  79         x264_t *x264;
  80         std::unique_ptr<X264SpeedControl> speed_control;
  81
  82         std::atomic<unsigned> new_bitrate_kbit{0};  // 0 for no change.
  83
  84         // Protects everything below it.
  85         std::mutex mu;
  86
  87         // Frames that are not being encoded or waiting to be encoded,
  88         // so that add_frame() can use new ones.
  89         std::queue<uint8_t *> free_frames;
  90
  91         // Frames that are waiting to be encoded (ie., add_frame() has been
  92         // called, but they are not picked up for encoding yet).
  93         std::queue<QueuedFrame> queued_frames;
  94
  95         // Whenever the state of <queued_frames> changes.
  96         std::condition_variable queued_frames_nonempty;
  97 };
  98
  99 #endif  // !defined(_X264ENCODE_H)