【GPU编解码】GPU硬编码

一、OpenCV中的硬编码

OpenCV2.4.6中，已实现利用GPU进行写视频，编码过程由cv::gpu::VideoWriter_GPU完成，其示例程序如下。

int main(int argc, const char* argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        std::cerr << "Usage : video_writer <input video file>" << std::endl;
        return -1;
    }

    const double FPS = 25.0;
    cv::VideoCapture reader(argv[1]);

    if (!reader.isOpened())
    {
        std::cerr << "Can't open input video file" << std::endl;
        return -1;
    }

    cv::gpu::printShortCudaDeviceInfo(cv::gpu::getDevice());
    cv::gpu::VideoWriter_GPU d_writer;

    cv::Mat frame;
    cv::gpu::GpuMat d_frame;

    for (int i = 1;; ++i)
    {
        std::cout << "Read " << i << " frame" << std::endl;
        reader >> frame;
        if (frame.empty())
        {
            std::cout << "Stop" << std::endl;
            break;
        }
        cv::resize(frame,frame,cv::Size(704,576));
        if (!d_writer.isOpened())
        {
            std::cout << "Open GPU Writer" << std::endl;

            d_writer.open("output_gpu.avi", frame.size(), FPS);
        }
        d_frame.upload(frame);
        std::cout << "Write " << i << " frame" << std::endl;
        d_writer.write(d_frame);
    }
    return 0;
}

深入阅读cv::gpu::VideoWriter_GPU类的实现，发现其底层编码实现是基于NVCUVENC库，视频文件的封装是FFmpeg。

二、NVCUVENC库

NVCUVENC库是NVIDIA公司提供的视频编码库，可以实现H.264的GPU编码，接收原始YUV frames数据，编码产生NAL packets。

利用NVCUVENC库进行视频硬编码的基本步骤如下：

1.检测是否支持NVCUVENC

2.新建编码器，设置编码类型

3.设置编码参数，注册回调函数

4.创建编码器相关资源

5.循环编码每帧数据

6.删除编码器，释放资源

伪代码示意图如下所示，其中编码前缓冲区的分配，以及编码后的数据处理都由回调函数。

回调函数说明：

AcquireBitstream() 分配coded bitstream缓冲区

ReleaseBitstream() 处理、保存coded bitstream

OnBeginFrame() 编码前的初始化工作

OnEndFrame() 编码后的统计工作

回调函数的调用顺序：