使用 std::chrono::high_resolution_clock 每秒写入一帧 30 次

Question

我正在使用 OpenCV 编写视频文件。要使cv::VideoWriter 正常工作，对 write() 函数的调用必须每秒恰好发生 30 次（对于 30fps 视频）。 我发现this 代码使用 boost 库来实现这一点。我也想这样做，但在我的程序中使用std::chrono。这是我的实现：

std::chrono::high_resolution_clock::time_point prev = std::chrono::high_resolution_clock::now();
std::chrono::high_resolution_clock::time_point current = prev;
long long difference = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(current-prev).count();

while(recording){

    while (difference < 1000000/30){
        current = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        difference = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(current-prev).count();
    }                   

    theVideoWriter.write(frameToRecord);

    prev = prev + std::chrono::high_resolution_clock::duration(1000000000/30);
    difference = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(current-prev).count();                  
}

theVideoWriter.release();

我不确定这是否是正确的方法，或者是否有更有效的方法。有什么比将持续时间转换为 long long difference 更好的方法吗？

Answer 1

有一个基本租户可以与chrono 合作，类似于：

如果您使用 count()，和/或您的 chrono 代码，那你太努力了。

这不是你的错。确实没有好的 chrono 教程，这是我的错，我最近决定我需要为此做点什么。

就您而言，我建议您按照以下方式重写您的代码：

首先创建一个表示帧速率周期的持续时间单位：

using frame_period = std::chrono::duration<long long, std::ratio<1, 30>>;

现在当你说 frame_period{1} 时，它的意思是正好 1/30 秒。

接下来要注意的是，chrono 比较总是准确，只要您留在计时系统中。 count() 是逃离计时系统的“活板门”。只有在别无选择的时候才能逃出去。所以...

auto prev = std::chrono::high_resolution_clock::now();
auto current = pref;
// Just get the difference, and don't worry about the units for now
auto difference = current-prev;
while(recording)
{
    // Find out if the difference is less than one frame period
    // This comparison will do all the conversions for you to get an exact answer
    while (difference < frame_period{1})
    {
        current = std::chrono::high_resolution_clock::now();
        // stay in "native units"...
        difference = current-prev;
    }                   
    theVideoWriter.write(frameToRecord);
    // This is a little tricky...
    // prev + frame_period{1} creates a time_point with a complicated unit
    // Use time_point_cast to convert (via truncation towards zero) back to
    // the "native" duration of high_resolution_clock
    using hr_duration = std::chrono::high_resolution_clock::duration;
    prev = std::chrono::time_point_cast<hr_duration>(prev + frame_period{1});
    // stay in "native units"...
    difference = current-prev;                  
}
theVideoWriter.release();

一旦你得到chrono，上面的cmets就过于冗长了。评论比上面的代码多。但以上只是按您的意愿工作，无需“逃离”计时系统。

更新

如果您想初始化 difference 以便第一次不会执行内部循环，您可以将其初始化为 over frame_period{1} 而不是 0。做到这一点，the utilities found here 就派上用场了。具体ceil：

// round up
template <class To, class Rep, class Period>
To
ceil(const std::chrono::duration<Rep, Period>& d)
{
    To t = std::chrono::duration_cast<To>(d);
    if (t < d)
        ++t;
    return t;
}

ceil 是duration_cast 的替代品，当转换不精确时会四舍五入，而不是截断为零。现在你可以说：

auto difference = ceil<hr_duration>(frame_period{1});

并且保证difference >= frame_period{1}。此外，在实践中已知 high_resolution_clock 的持续时间为纳秒，因此您可以推断（或测试）difference 实际上初始化为 33,333,334ns，即 2/3 纳秒大于 1/30 秒，等于frame_period{1}，等于33,333,333+1/3ns。