FFmpeg基础知识 - 如何使用显卡GPU来加速转码

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FFmpeg

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。

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