ffmpeg 硬件加速视频转码指南

0. 系统环境
基于 Windows 下演示Linux 下也可以适用。
所使用 ffmpeg 版本为 BtbN 编译的 win64-gpl 版非 gpl-share项目地址BtbN / FFmpeg-Builds
也可以使用 gyan.dev 编译的 git-full 版地址gyan.dev 都是官方推荐的。

所使用的测试片段是一段相机录制的 h264 编码的100兆码率的 4k 25帧的视频信息如图

1. 首先在默认情况下不加任何参数会直接使用 CPU 编解码

ffmpeg -i input.mp4 output.mp4

可以看到转码速度是相对比较慢的并且过程中 CPU 是处于 100% 使用率的。

2. 尝试使用硬件加速编解码
首先通过命令 ffmpeg -hwaccels 查看所支持的硬件加速方法如果你是在 Windows 平台并且使用的是我所提到的那两个版本那么结果应该和下图相同Linux 下的版本可能会略有不同。

通过加上参数 -hwaccel 可以指定硬件加速方法。如果你的是 N 卡可以选择 cuda 如果是 Intel 核显可以选择 qsv 印象里还有一个 A 卡的 amf 。

• 首先我们试一下自动

ffmpeg -hwaccel auto -i input.mp4 output.mp4

可以看到在自动的设置下选择了 dxva2 为硬件加速方法

但是从提升上看并不明显调用了显卡很小一部分解码器CPU 依然满载

• 接着试一下 CUDA

ffmpeg -hwaccel cuda -i input.mp4 output.mp4

可以看到速度与 auto 设置下类似实际情况也是只调用了显卡的部分解码能力CPU 依然满载

3. 手动指定视频的编解码器

• 查看支持的编解码器

通过 ffmpeg -codecs | findstr "h264" 查看所支持的 h264 编解码器Linux 下可以用 grep

从图中可以看到 decoders解码器对应 input 文件的编码和 encoders 编码器对应 output 文件的编码。
decoders 中 h264_qsv 是 Intel 核显/显卡专用的硬件加速解码器h264_cuvid 是 N 卡专用的解码器。
encoders 中 h264_amf 和 h264_mf 都是 A 卡专用的编码器h264_qsv 对应 I 卡h264_nvenc 对应 N 卡。
当然如果你知道编解码是做什么的话你完全可以把 h264 编码的文件转为 h265 或者其他编码这里只是作为使用硬件加速的演示。

• 测试

由于我的笔记本的核显出厂被屏蔽了因此只能使用 N 卡硬件加速测试如果你的核显能用可以试试说不定不比独显编解码慢

使用 -c:v 参数来指定视频的编解码器这里 c 是 codec 的缩写v 是指 video 处理音频编码可以替换为 a ( audio )
本人对音频编码并没有研究也不在本文讨论范围之内

ffmpeg -c:v h264_cuvid -i input.mp4 -c:v h264_nvenc output.mp4

注意指定解码器 -c:v h264_cuvid 必须放在输入文件 -i input.mp4 之前否则无效。

可以看到确实使用了指定的硬件编解码器

在编解码的过程中也充分调用了显卡的硬件编解码器CPU 也维持在一个很低的占用

可以看到转码的速度提升非常大但是存在一个问题就是这个编码器的默认设置下码率只有 2000k 实际输出的视频画质也降低了很多。

• 手动指定视频码率

通过加入 -b:v 参数这里 b 指 bitrate v 同理指 video 视频可以手动指定视频的码率以提升画质。
这里码率的值只是作为演示码率是清晰度的决定因素之一码率越高越清晰但体积也相应增大。想要深入了解可以自行查阅相关资料

ffmpeg -c:v h264_cuvid -i input.mp4 -c:v h264_nvenc -b:v 10000k output.mp4

可以看到转码速度依然很快并且画质也没有太大的损失。

并且可以看到 GPU 的硬件编解码器是被充分利用了的CPU 也维持在一个很低的占用。

4. 总结
本文只是简单介绍了如何利用硬件编解码器加速视频转码。最好是你了解视频编码、封装等相关的基础知识那么在看了之后你应该也会了其他的视频编码之间的相互转换。关于 ffmpeg 更高级的使用方法也可以参考 官方文档。