ffmpeg no usa todos los núcleos

Acabo de recibir un nuevo servidor con dos procesadores Intel E5-2695, pero me sorprendió ver que FFmpeg o Ubuntu no utilizan todos los núcleos.

Aquí está la salida de top mientras se ejecutaba FFmpeg:

top - 23:35:25 up  2:41,  2 users,  load average: 5.35, 4.37, 3.12
Tasks: 333 total,   2 running, 331 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu0  :  0.0 us,  1.0 sy, 35.6 ni, 63.4 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu1  :  0.0 us,  0.7 sy, 35.5 ni, 63.9 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu2  :  0.0 us,  0.7 sy, 33.4 ni, 65.9 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu3  :  0.0 us,  0.0 sy, 32.7 ni, 67.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu4  :  0.0 us,  0.3 sy, 32.3 ni, 67.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu5  :  0.0 us,  0.3 sy, 33.0 ni, 66.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu6  :  0.0 us,  0.0 sy, 32.6 ni, 67.4 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu7  :  0.0 us,  0.3 sy, 32.7 ni, 67.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu8  :  0.0 us,  0.7 sy, 32.6 ni, 66.8 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu9  :  0.0 us,  0.3 sy, 33.9 ni, 65.8 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu10 :  0.0 us,  0.0 sy, 35.0 ni, 65.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu11 :  0.0 us,  0.7 sy, 30.0 ni, 69.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu12 : 21.1 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 78.9 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu13 :  0.7 us,  0.0 sy,  4.3 ni, 95.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu14 :  0.3 us,  0.0 sy,  5.0 ni, 94.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu15 : 24.9 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 75.1 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu16 :  0.3 us,  0.0 sy,  3.7 ni, 96.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu17 :  0.7 us,  0.3 sy,  4.9 ni, 94.1 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu18 :  1.0 us,  0.0 sy,  4.6 ni, 94.4 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu19 :  0.7 us,  0.0 sy,  4.7 ni, 94.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu20 : 11.1 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 88.9 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu21 :  1.3 us,  0.0 sy,  4.6 ni, 94.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu22 :  2.0 us,  0.3 sy,  4.3 ni, 93.4 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu23 : 96.7 us,  1.0 sy,  0.0 ni,  2.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu24 :  0.0 us,  0.0 sy,  0.7 ni, 99.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu25 :  0.0 us,  0.0 sy,  3.0 ni, 97.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu26 :  0.0 us,  0.0 sy,  1.3 ni, 98.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu27 :  0.0 us,  0.0 sy,  4.0 ni, 96.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu28 :  0.0 us,  0.0 sy,  1.7 ni, 98.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu29 :  0.0 us,  0.0 sy,  1.7 ni, 98.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu30 :  0.0 us,  0.0 sy,  1.7 ni, 98.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu31 :  0.0 us,  0.0 sy,  1.0 ni, 99.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu32 :  0.0 us,  0.0 sy,  0.7 ni, 99.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu33 :  0.0 us,  0.0 sy,  1.7 ni, 98.3 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu34 :  0.0 us,  0.0 sy,  2.0 ni, 98.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu35 :  0.0 us,  0.0 sy,  1.0 ni, 99.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st
%Cpu36 :  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni,100.0 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  0.0 si,  0.0 st

Esto es lo que he intentado:

• Enviando FFmpeg con -threads 0
• Enviando FFmpeg con -threads 500
• FFmpeg compilado con --enable-pthreads
• Ajuste -sws_flags fast_bilinear
• Corre con nice -20

Puede ver en este sceenshot que solo el primer hilo se utiliza completamente y solo los primeros pocos hilos están en running state, el resto están en sleep state:

Aquí está el comando que estoy usando:

ffmpeg -i hdvd.mkv -map 0:0 -map 0:1 -threads 0 
  -s 1836x1080 -map 0:0 -map 0:1 -vf -vcodec libx264 -acodec aac -strict experimental -movflags faststart hdvd_1080p.mp4 
  -s 1224x720 -map 0:0 -map 0:1 -vf -vcodec libx264 -acodec aac -strict experimental -movflags faststart hdvd_720p.mp4 
  -s 816x480 -map 0:0 -map 0:1 -vf -vcodec libx264 -acodec aac -strict experimental -movflags faststart hdvd_480p.mp4 
  -s 612x360 -map 0:0 -map 0:1 -vf -vcodec libx264 -acodec aac -strict experimental -movflags faststart hdvd_360p.mp4 
  -s 408x240 -map 0:0 -map 0:1 -vf -vcodec libx264 -acodec aac -strict experimental -movflags faststart hdvd_240p.mp4 
  -s 244x144 -map 0:0 -map 0:1 -vcodec libx264 -acodec aac -strict experimental -movflags faststart hdvd_144p.mp4

FFmpeg información:

ffmpeg version N-57989-g76a47d6 Copyright (c) 2000-2013 the FFmpeg developers
  built on Nov  9 2013 14:28:54 with gcc 4.6 (Ubuntu/Linaro 4.6.3-1ubuntu5)
  configuration: --enable-gpl --enable-libass --enable-libfaac --enable-libfdk-aac --enable-libmp3lame --enable-libopencore-amrnb --enable-libopencore-amrwb --enable-libspeex --enable-librtmp --enable-libtheora --enable-libvorbis --enable-libvpx --enable-x11grab --enable-libx264 --enable-nonfree --enable-version3 --enable-pthreads

x264 está muy fuertemente enhebrado. Debería poder usar el 100% de la CPU si puede darle marcos con la rapidez suficiente. Así que algo más es estrangular. En tu caso lo más probable es que el escalador. El escalado es en realidad un problema muy difícil, y es un solo hilo en ffmpeg. Para probar esta teoría, puedes probar un escalador rápido como -sws_flags fast_bilinear. Ejecutar un comando separado por salida también puede ayudar.

No soy totalmente competente sobre cómo funciona ffmpeg internamente, pero es muy normal que vea que la mitad de los núcleos están inactivos. La utilización de la CPU es algo diferente de la utilización del núcleo. Un proceso solo puede usar una CPU, así que este es el problema principal. Puedes leer más esta respuesta para tener la idea detrás de la programación multi-cpu.

Además, como @szatmary respondió, debería estar seguro de que ffmpeg se alimenta con suficientes fotogramas por segundo.