FFmpeg 使用显卡加速转码

原文链接: https://juejin.cn/post/7034411980316213256

前言

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

基础环境

• FFMPEG BUILDS 4.4.1

  FFmpeg Builds https://www.gyan.dev/ffmpeg/builds/

• GeForce GTX 1060（NVIDIA）

  显卡支持列表

• windows 10

环境搭建

安装FFMPEG

https://ffmpeg.org/download.html

根据系统选择适合的版本进行下载

选择版本进行下载，本人下载的是 ffmpeg-release-essentials.zip

环境配置

压缩ffmpeg-release-essentials.zip到指定目录，进入bin目录，里面有三个文件

ffmpeg.exe ffplay.exe ffprobe.exe

其中我们经常使用到的就是 ffmpeg.exe，此时在目录中可以执行 ffmpeg version

PS D:\Software\ffmpeg\bin> ffmpeg -version
ffmpeg version 2021-05-05-git-7c451b609c-full_build-www.gyan.dev Copyright (c) 2000-2021 the FFmpeg developers
built with gcc 10.2.0 (Rev6, Built by MSYS2 project)
configuration: --enable-gpl --enable-version3 --enable-static --disable-w32threads --disable-autodetect --enable-fontconfig --enable-iconv --enable-gnutls --enable-libxml2 --enable-gmp --enable-lzma --enable-libsnappy --enable-zlib --enable-librist --enable-libsrt --enable-libssh --enable-libzmq --enable-avisynth --enable-libbluray --enable-libcaca --enable-sdl2 --enable-libdav1d --enable-libzvbi --enable-librav1e --enable-libsvtav1 --enable-libwebp --enable-libx264 --enable-libx265 --enable-libxvid --enable-libaom --enable-libopenjpeg --enable-libvpx --enable-libass --enable-frei0r --enable-libfreetype --enable-libfribidi --enable-libvidstab --enable-libvmaf --enable-libzimg --enable-amf --enable-cuda-llvm --enable-cuvid --enable-ffnvcodec --enable-nvdec --enable-nvenc --enable-d3d11va --enable-dxva2 --enable-libmfx --enable-libglslang --enable-vulkan --enable-opencl --enable-libcdio --enable-libgme --enable-libmodplug --enable-libopenmpt --enable-libopencore-amrwb --enable-libmp3lame --enable-libshine --enable-libtheora --enable-libtwolame --enable-libvo-amrwbenc --enable-libilbc --enable-libgsm --enable-libopencore-amrnb --enable-libopus --enable-libspeex --enable-libvorbis --enable-ladspa --enable-libbs2b --enable-libflite --enable-libmysofa --enable-librubberband --enable-libsoxr --enable-chromaprint
libavutil      57.  0.100 / 57.  0.100
libavcodec     59.  0.100 / 59.  0.100
libavformat    59.  0.101 / 59.  0.101
libavdevice    59.  0.100 / 59.  0.100
libavfilter     8.  0.101 /  8.  0.101
libswscale      6.  0.100 /  6.  0.100
libswresample   4.  0.100 /  4.  0.100
libpostproc    56.  0.100 / 56.  0.100

出现以上信息证明安装成功，如果不想每次都进入目录或使用绝对路径，可以配置环境变量。

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

Video Encode and Decode GPU Support Matrix

下载 https://developer.nvidia.com/cuda-downloads

选择系统类型下载

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：比特率，值越大约清晰。

• -s 1920x1080：分辨率

• -b:v 3500K ：视频平均比特率为 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

以上就是本人使用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。

参考