一、 功能介绍
1.1 核心功能
H265硬件加速编码器是一个基于NVIDIA硬件编码器的C++封装类，主要功能包括：
- 实时H265编码：将YUV420格式视频数据实时编码为H265格式
- 硬件加速：利用NVIDIA GPU硬件编码器，提供高性能编码
- 动态参数调整：支持运行时调整编码参数
- 灵活输出：通过回调机制输出编码数据，支持多种应用场景
1.2 主要特性
1.2.1 编码参数控制
- 分辨率设置：支持任意分辨率编码
- 帧率控制：可配置编码帧率
- 码率控制：支持VBR（动态码率）模式
- IDR帧控制：可配置IDR帧间隔和强制插入
1.2.2 动态调整能力
// 运行时调整编码参数
encoder.setBitrate(4000000); // 调整码率到4Mbps
encoder.setIdrInterval(30); // 调整IDR帧间隔
encoder.forceIdrFrame(); // 强制插入IDR帧1.2.3 输出灵活性
- 回调机制：通过回调函数输出编码数据
- 多种应用：支持文件存储、网络传输、内存处理等
- 帧信息：提供关键帧标识和帧统计信息
二、原理解释
2.1 整体架构
┌─────────────────┐ YUV数据 ┌──────────────────┐ H265数据 ┌─────────────────┐
│ 输入数据源 │ ────────────> │ H265编码器 │ ────────────> │ 输出处理器 │
│ (文件/摄像头/等) │ │ │ │ (文件/网络/等) │
└─────────────────┘ └──────────────────┘ └─────────────────┘
│
▼
┌──────────────────┐
│ NVIDIA硬件编码器 │
└──────────────────┘2.2 编码流程原理
2.2.1 初始化阶段
- 创建编码器实例：通过NVIDIA SDK创建硬件编码器
- 配置参数：设置分辨率、帧率、码率等编码参数
- 分配缓冲区：为输入输出数据分配GPU内存缓冲区
- 启动线程：启动编码数据获取线程
2.2.2 编码阶段
- 数据输入：应用程序提供YUV420格式的原始帧数据
- 数据准备：将YUV数据复制到GPU缓冲区并进行格式转换
- 硬件编码：NVIDIA硬件编码器执行H265编码
- 数据输出：通过回调函数返回编码后的H265数据
2.2.3 资源管理
- RAII原则：构造函数分配资源，析构函数自动清理
- 缓冲区管理：循环使用编码缓冲区，减少内存分配
- 错误恢复：完善的错误检测和资源释放机制
2.3 关键技术点
2.3.1 硬件加速原理
// 利用NVIDIA NVENC硬件编码器
video_encoder_ = NvVideoEncoder::createVideoEncoder("enc0");- 直接访问GPU上的专用编码硬件单元
- 绕过CPU编码，大幅提升编码性能
- 支持并行处理多个编码任务
2.3.2 零拷贝数据传输
// 使用DMA缓冲区，避免CPU-GPU间数据拷贝
video_encoder_->output_plane.setupPlane(V4L2_MEMORY_MMAP, BUFFER_COUNT, true, false);2.3.3 异步处理模型
// 异步回调处理编码完成的数据
video_encoder_->capture_plane.setDQThreadCallback(capturePlaneDqCallback);
video_encoder_->capture_plane.startDQThread(this);
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