FFmpeg基础知识 - 如何使用显卡GPU来加速转码

视频转码时如果遇见视频比较大、时长很长的时候，转码压制需要等待很久且及占用cpu，所以就在想有没有什么办法可以加速转码进度呢，故本篇文章记录FFmpeg如何调用显卡对转换编码格式或者压制进行加速。

软硬编解码的区分：

软编码：使用CPU进行编码
硬编码：使用非CPU进行编码，如显卡GPU、专用的DSP、FPGA、ASIC芯片等

软硬编解码的区别：

软编码：实现直接、简单，参数调整方便，升级易，但CPU负载重，性能较硬编码低，低码率下质量通常比硬编码要好一点。
硬编码：性能高，低码率下通常质量低于软编码器，但部分产品在GPU硬件平台移植了优秀的软编码算法（如X264）的，质量基本等同于软编码。

简单来说硬解码就是内存- codec电路-内存/显示的过程所以速度会比软件编解码快

此次教程基础环境配置:

• FFmpeg BUILDS 4.4.1

• FFmpeg Builds

• GeForce GTX 1060（NVIDIA）

• 显卡支持列表

• windows 10

安装FFmpeg

前面已经发文讲过FFmpeg下载安装，在此不再赘述，相关链接：FFmpeg下载和环境变量配置教程

安装CUDA驱动

CUDA是一个驱动程序，可以让GPU进行相关运算，因为我们开发应用程序一般不直接操控GPU，而是通过驱动来操作。

首先确定自己的电脑是否支持CUDA：

视频编码和解码 GPU 支持矩阵

CUDA驱动下载：

NVIDIA官网CUDA下载

选择系统类型下载，按照提示默认安装即可。

ffmpeg支持的硬件

硬件加速方式

通过命令ffmpeg -hwaccels可以查询系统支持的硬件加速器。

ffmpeg -hwaccels
----------------------------------------------
cuda
dxva2
qsv
d3d11va
opencl
vulkan

PS：以上输出代表系统所支持的硬件加速方式，后续会用到

硬编码后缀解释

• qsv:intel显卡的快速视频同步技术（quick sync video）

• nvenc:nvidia显卡的硬件视频编码器（nvidia hardware video encoder）

• cuvid:nvdec的旧称，只有解码端。

• cuda:同上

• amf:amd显卡的amf硬件编码器（amd hardware encoder）

基本上所有的Intel电脑都支持qsv方式。

编解码器支持

ffmpeg -codecs

查询编码器

ffmpeg -codecs

后面可以跟sls命令查询所需的编码，例如：ffmpeg -codecs | sls nvenc

ffmpeg -codecs | sls nvenc
---------------------------------------------------------------
DEV.LS h264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10（decoders: h264 h264_qsv h264_cuvid）（encoders:
libx264 libx264 libx264rgb h264_amf h264_nvenc h264_qsv）
DEV.L. hevc H.265 / HEVC（High Efficiency Video Coding）（decoders: hevc hevc_qsv hevc_cuvid）（encoder
s: libx265 hevc_amf hevc_nvenc hevc_qsv）

查询系统支持的编解码格式，需要用到ffmpeg -decoders和ffmpeg -encoders两个命令。

查询编解码器选项

查询编码器hevc_nvenc的选项

ffmpeg -h encoder=hevc_nvenc

查询解码器h264_qsv的详细信息

ffmpeg -h decoder=h264_qsv

ffmpeg -decoders

下面以h264作为测试

ffmpeg -decoders | sls h264
------------------------------------------------------
VFS..D h264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10
V….D h264_qsv H264 video（Intel Quick Sync Video acceleration）（codec h264）
V….. h264_cuvid Nvidia CUVID H264 decoder（codec h264）

PS:

h264_qsv，h264_cuvid，h264：就是支持的解码方式

sls：作用相当于linux中的grep

h264_qsv：英特尔硬解码

h264_cuvid：英伟达硬解码

ffmpeg -encoders

同解码格式查询

ffmpeg -encoders | sls h264
--------------------------------------------------------
V….. libx264 libx264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10（codec h264）
V….. libx264 libx264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10（codec h264）
V….. libx264rgb libx264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10 RGB（codec h264）
V….D h264_amf AMD AMF H.264 Encoder（codec h264）
V….D h264_nvenc NVIDIA NVENC H.264 encoder（codec h264）
V….. h264_qsv H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10（Intel Quick Sync Video acceleration）（codec h26）

sls：作用相当于linux中的grep

如以上有类似输出则证明是支持硬解码或者硬编码的。

硬件加速命令

ffmpeg -hwaccel cuvid -c:v h264_cuvid -i input.mp4 -c:v h264_nvenc -b:v 2048k -s 1920x1080 output.mp4

常用命令参数解释

• -hwaccel cuvid：使用cuvid进行硬件加速

• -c:v h264_cuvid：使用h264_cuvid进行解码

• -c:v h264_nvenc：使用h264_nvenc进行编码（nvidia硬件加速x265）

• -b:v 2000k：位元率，值越大约清晰。

• -s 1920x1080：分辨率

• -b:v 3500K：视频平均位元率为3500K

• -bufsize 6000K：缓存区大小6000K，建议设定为当前码率帧率5，也许这里的2pass是针对缓冲区的，缓存未来5s

• -maxrate 5000K：最大码率为5000K，每帧的最高码率不超过这个数值

• -preset slow：预设方案是slow，slow已经是最好的选项了

• -pix_fmt p010le：输出的像素格式是p010le也就10bit，只有新的硬件支持，例如：970m不支持，1070可以支持

总结：

以上就是使用ffmpeg硬件加速转码的整体过程，如有疑问或者意见欢迎大家讨论。