硬件视频加速

硬件视频加速 使视频卡能够解码/编码视频，从而减轻 CPU 负担并节省电量。

在 Linux 上有几种方法可以实现这一点

• 视频加速 API (VA-API) 是一个规范和开源库，用于提供硬件加速的视频编码和解码，由 Intel 开发。
• Unix 视频解码和呈现 API (VDPAU) 是一个开源库和 API，用于将视频解码过程和视频后处理的部分卸载到 GPU 视频硬件，由 NVIDIA 开发。
• 高级媒体框架 SDK (AMF) 是一个开源框架，允许“最优”访问 AMD GPU，以便使用 AMDGPU PRO 堆栈进行多媒体处理，由 AMD 开发。
• NVDEC/NVENC - NVIDIA 的专有 API，用于硬件视频加速，供 Fermi 及更高版本的 NVIDIA GPU 使用。

有关驱动程序和应用程序支持的全面概述，请参阅 #对比表格。

安装

英特尔

Intel 显卡 开源驱动程序支持 VA-API

• 从 Broadwell （2014 年） 及更新型号（例如 Intel Arc）开始的 HD Graphics 系列受 intel-media-driver 支持。
• GMA 4500 (2008) 到 Coffee Lake (2017) 受 libva-intel-driver 支持。
• GMA 4500 H.264 解码受 libva-intel-driver-g45-h264^AUR 支持，请参阅 Intel 显卡#GMA 4500 上的硬件加速 H.264 解码。
• Haswell Refresh 到 Skylake VP9 解码以及 Broadwell 到 Skylake 混合 VP8 编码受 intel-hybrid-codec-driver-git^AUR 支持。
• Skylake 或更高版本还需要 linux-firmware。

另请参阅 VAAPI 支持的硬件和功能。

英伟达

Nouveau 开源驱动程序同时支持 VA-API 和 VDPAU

• GeForce 8 系列和更新的 GPU，直到 GeForce GTX 750，都受 mesa 支持。
• 需要 nouveau-fw^AUR 固件包，目前从 NVIDIA 二进制驱动程序中提取。

NVIDIA 专有驱动程序通过 nvidia-utils 提供支持

• VDPAU 在 GeForce 8 系列 和更新的 GPU 上；
• NVDEC 在 Fermi 和更新的 GPU 上 [1]；
• NVENC 在 Kepler 和更新的 GPU 上。

AMD/ATI

AMD 和 ATI 开源驱动程序通过 mesa 同时支持 VA-API 和 VDPAU

• VA-API 在 Radeon HD 2000 和更新的 GPU 上。
• VDPAU 在 Radeon R600 和更新的 GPU 上。

AMDGPU PRO 专有驱动程序构建于 AMDGPU 驱动程序之上，除了 AMF 外，还支持 VA-API 和 VDPAU。

• AMF 在 Fiji 和更新的 GPU 上受 amf-amdgpu-pro^AUR 支持。

注意

• 您可能需要强制您的应用程序使用 AMDGPU PRO Vulkan 驱动程序。
• HEVC 编码可能在早于 Navi 的 GPU 上不可用。

转译层

• libvdpau-va-gl — 带有 OpenGL/VAAPI 后端的 VDPAU 驱动程序。仅限 H.264。

https://github.com/i-rinat/libvdpau-va-gl || libvdpau-va-gl

• nvidia-vaapi-driver — 基于 CUDA NVDEC 的 VA-API 后端。

https://github.com/elFarto/nvidia-vaapi-driver/ || libva-nvidia-driver

注意： NVIDIA 驱动程序的 525 及更高版本引入了回归，破坏了 VA-API。请使用 direct-backend。

验证

您的系统可能无需任何配置即可完美运行。因此，最好从本节开始，看看是否是这种情况。

提示

• 带有命令行支持的 mpv 非常适合测试硬件加速。查看 mpv --hwdec=auto video_filename 的日志，并查看 hwdec 以了解更多详细信息。
• 使用 nvtop 在播放视频时检查顶部行的“DEC”（解码器）使用率，适用于 AMD、Intel 和 NVIDIA。
• 对于 Intel GPU，使用 intel-gpu-tools 并以 root 身份运行 intel_gpu_top 以监控视频播放期间的 GPU 活动。视频栏高于 0% 表示 GPU 视频解码器/编码器的使用率。
• 对于 AMD GPU，使用 radeontop 监控 GPU 活动。与 intel-gpu-tools 不同，目前无法在 radeontop 上查看解码/编码使用率 [2]。
• 对于任何 GPU，您都可以使用 htop 等工具比较 CPU 使用率。特别是对于更高分辨率的视频 (4k+)，当 VA-API 启用并工作时，笔记本电脑和其他相对低功耗设备上的 CPU 使用率应显着降低。

验证 VA-API

通过运行 vainfo 验证 VA-API 的设置，该命令由 libva-utils 提供

$ vainfo

libva info: VA-API version 0.39.4
libva info: va_getDriverName() returns 0
libva info: Trying to open /usr/lib/dri/i965_drv_video.so
libva info: Found init function __vaDriverInit_0_39
libva info: va_openDriver() returns 0
vainfo: VA-API version: 0.39 (libva 1.7.3)
vainfo: Driver version: Intel i965 driver for Intel(R) Skylake - 1.7.3
vainfo: Supported profile and entrypoints
      VAProfileMPEG2Simple            :	VAEntrypointVLD
      VAProfileMPEG2Simple            :	VAEntrypointEncSlice
      VAProfileMPEG2Main              :	VAEntrypointVLD
      VAProfileMPEG2Main              :	VAEntrypointEncSlice
      VAProfileH264ConstrainedBaseline:	VAEntrypointVLD
      VAProfileH264ConstrainedBaseline:	VAEntrypointEncSlice
      VAProfileH264ConstrainedBaseline:	VAEntrypointEncSliceLP
      VAProfileH264Main               :	VAEntrypointVLD
      VAProfileH264Main               :	VAEntrypointEncSlice
      VAProfileH264Main               :	VAEntrypointEncSliceLP
      VAProfileH264High               :	VAEntrypointVLD
      VAProfileH264High               :	VAEntrypointEncSlice
      VAProfileH264High               :	VAEntrypointEncSliceLP
      VAProfileH264MultiviewHigh      :	VAEntrypointVLD
      VAProfileH264MultiviewHigh      :	VAEntrypointEncSlice
      VAProfileH264StereoHigh         :	VAEntrypointVLD
      VAProfileH264StereoHigh         :	VAEntrypointEncSlice
      VAProfileVC1Simple              :	VAEntrypointVLD
      VAProfileVC1Main                :	VAEntrypointVLD
      VAProfileVC1Advanced            :	VAEntrypointVLD
      VAProfileNone                   :	VAEntrypointVideoProc
      VAProfileJPEGBaseline           :	VAEntrypointVLD
      VAProfileJPEGBaseline           :	VAEntrypointEncPicture
      VAProfileVP8Version0_3          :	VAEntrypointVLD
      VAProfileVP8Version0_3          :	VAEntrypointEncSlice
      VAProfileHEVCMain               :	VAEntrypointVLD
      VAProfileHEVCMain               :	VAEntrypointEncSlice

VAEntrypointVLD 表示您的显卡能够解码此格式，VAEntrypointEncSlice 表示您可以编码为此格式。

在此示例中，使用了 i965 驱动程序，您可以在此行中看到

vainfo: Driver version: Intel i965 driver for Intel(R) Skylake - 1.7.3

如果在运行 vainfo 时显示以下错误

libva info: va_openDriver() returns -1
vaInitialize failed with error code -1 (unknown libva error),exit

您需要配置正确的驱动程序，请参阅 #配置 VA-API。

验证 VDPAU

安装 vdpauinfo 以验证 VDPAU 驱动程序是否已正确加载，并检索配置的完整报告

$ vdpauinfo

display: :0   screen: 0
API version: 1
Information string: G3DVL VDPAU Driver Shared Library version 1.0

Video surface:

name   width height types
-------------------------------------------
420    16384 16384  NV12 YV12
422    16384 16384  UYVY YUYV
444    16384 16384  Y8U8V8A8 V8U8Y8A8

Decoder capabilities:

name                        level macbs width height
----------------------------------------------------
MPEG1                          --- not supported ---
MPEG2_SIMPLE                    3  9216  2048  1152
MPEG2_MAIN                      3  9216  2048  1152
H264_BASELINE                  41  9216  2048  1152
H264_MAIN                      41  9216  2048  1152
H264_HIGH                      41  9216  2048  1152
VC1_SIMPLE                      1  9216  2048  1152
VC1_MAIN                        2  9216  2048  1152
VC1_ADVANCED                    4  9216  2048  1152
...

配置

尽管视频驱动程序应自动为 VA-API 和 VDPAU 启用硬件视频加速支持，但可能需要手动配置 VA-API/VDPAU。如果您已完成 #验证，则继续阅读本节。

默认驱动程序名称是在没有其他配置存在时由系统猜测的。但是，它们通常是拼凑而成，可能无法工作。猜测的值将打印在 Xorg 日志文件中，如果无根，则为 ~/.local/share/xorg/Xorg.0.log，如果 Xorg 以 root 身份运行，则为 /var/log/Xorg.0.log。要搜索日志文件中感兴趣的值

$ grep -iE 'vdpau | dri driver' xorg_log_file

(II) RADEON(0): [DRI2] DRI driver: radeonsi
(II) RADEON(0): [DRI2] VDPAU driver: radeonsi

在本例中，radeonsi 是 VA-API 和 VDPAU 的默认值。

注意： 如果您使用 GDM，请以 root 身份运行 journalctl -b --grep='vdpau | dri driver'。

但这并不代表配置。即使您覆盖它们，上面的值也不会更改。

配置 VA-API

您可以使用 LIBVA_DRIVER_NAME 环境变量 覆盖 VA-API 的 驱动程序

• Intel 显卡:
  • 对于 libva-intel-driver，请使用 i965。
  • 对于 intel-media-driver，请使用 iHD。
• 英伟达
  • 对于 Nouveau，请使用 nouveau。
  • 对于 NVIDIA NVDEC，请使用 nvidia。
• AMD
  • 对于 AMDGPU 驱动程序，请使用 radeonsi。

注意

• 您可以在 /usr/lib/dri/ 中找到已安装的驱动程序。它们用作 /usr/lib/dri/${LIBVA_DRIVER_NAME}_drv_video.so。
• 出于兼容性原因，某些驱动程序会以不同的名称多次安装。您可以通过运行 sha1sum /usr/lib/dri/* | sort 来查看哪些驱动程序是这种情况。
• LIBVA_DRIVERS_PATH 可用于覆盖 VA-API 驱动程序的位置。
• 自 12.0.1 版本以来，Mesa 提供 radeonsi 而不是 gallium。

配置 VDPAU

您可以使用 VDPAU_DRIVER 环境变量 覆盖 VDPAU 的驱动程序。

正确的驱动程序名称取决于您的设置

• 对于 Intel 显卡，您需要将其设置为 va_gl。
• 对于开源 AMD 驱动程序，请将其设置为 radeonsi。
• 对于开源 Nouveau 驱动程序，请将其设置为 nouveau。
• 对于 NVIDIA 的专有版本，请将其设置为 nvidia。

注意

• 您可以在 /usr/lib/vdpau/ 中找到已安装的驱动程序。它们用作 /usr/lib/vdpau/libvdpau_${VDPAU_DRIVER}.so。
• 出于兼容性原因，某些驱动程序会以不同的名称多次安装。您可以通过运行 sha1sum /usr/lib/vdpau/* 来查看哪些驱动程序是这种情况。
• 对于混合设置（NVIDIA 和 AMD），可能需要设置 DRI_PRIME 环境变量。有关更多信息，请参阅 PRIME。

配置应用程序

多媒体框架

• FFmpeg#硬件视频加速
• GStreamer#硬件视频加速

视频播放器

• Kodi#硬件视频加速
• MPlayer#硬件视频加速
• mpv#硬件视频加速
• VLC 媒体播放器#硬件视频加速

网页浏览器

• Chromium#硬件视频加速
• Firefox#硬件视频加速
• GNOME/Web#视频

多媒体录制/流媒体

• Open Broadcaster Software#硬件视频加速

故障排除

未能打开 VDPAU 后端

您需要设置 VDPAU_DRIVER 变量以指向正确的驱动程序。请参阅 #配置 VDPAU。

VAAPI 初始化失败

遇到类似 libva: /usr/lib/dri/i965_drv_video.so init failed 的错误。这可能是由于错误地检测到 Wayland 引起的。一种解决方案是取消设置 $DISPLAY，以便 mpv、MPlayer、VLC 等不会假定它是 X11。另一种 mpv 特定的解决方案是添加参数 --gpu-context=wayland。

如果为您的硬件安装了错误的 VA-API 驱动程序，也可能发生此错误。

使用 AMDGPU 驱动程序时视频解码损坏或失真

当使用 AMDGPU 驱动程序遇到视频解码损坏或失真时，将 allow_rgb10_configs=false 设置为环境变量。[3]

比较表

VA-API 驱动程序

编解码器	libva-intel-driver [4]	intel-media-driver [5]	mesa [6] [7]	libva-nvidia-driver （NVDEC 适配器）
解码
MPEG-2	GMA 4500 及更新型号	Broadwell 及更新型号	Radeon HD 6000 及更新型号 GeForce 8 及更新型号1	请参阅 #仅 NVIDIA 驱动程序
H.263/MPEG-4 Visual4	否	否	Radeon HD 6000 及更新型号
VC-1	Sandy Bridge 及更新型号	Broadwell 及更新型号	Radeon HD 2000 及更新型号 GeForce 9300 及更新型号1
H.264/MPEG-4 AVC	GMA 45002、Ironlake 及更新型号		Radeon HD 2000 及更新型号 GeForce 8 及更新型号1
H.265/HEVC 8bit	Cherryview/Braswell 及更新型号	Skylake 及更新型号	Radeon R9 Fury 及更新型号
H.265/HEVC 10bit	Broxton 及更新型号	Broxton/Apollo Lake 及更新型号	Radeon 400 及更新型号
VP8	Broadwell 及更新型号	Broadwell 及更新型号	否
VP9 8bit	Broxton 及更新型号 混合：Haswell refresh 到 Skylake3	Broxton/Apollo Lake 及更新型号	Raven Ridge + Radeon RX 5000 及更新型号
VP9 10bit & 12bit	Kaby Lake 及更新型号	Kaby Lake 及更新型号
AV1 8bit & 10bit	否	Tiger Lake 及更新型号	Radeon RX 6600 及更高型号/更新型号
编码
MPEG-2	Ivy Bridge 及更新型号	Broadwell 及更新型号 Broxton/Apollo Lake 除外	否	否5
H.264/MPEG-4 AVC	Sandy Bridge 及更新型号	Broadwell 及更新型号	Radeon HD 7000 及更新型号
H.265/HEVC 8bit	Skylake 及更新型号	Skylake 及更新型号	Radeon 400 及更新型号
H.265/HEVC 10bit	Kaby Lake 及更新型号	Kaby Lake 及更新型号	Raven Ridge + Radeon RX 5000 及更新型号
VP8	Cherryview/Braswell 及更新型号 混合：Haswell 到 Skylake3		否
VP9 8bit	Kaby Lake 及更新型号	Ice Lake 及更新型号
VP9 10bit & 12bit	否
AV1 8bit & 10bit		Alchemist 及更新型号	Radeon RX 7900 及更高型号/更新型号

1. 直到 GeForce GTX 750。
2. 由 libva-intel-driver-g45-h264^AUR 支持。
3. 混合 VP8 编码器和 VP9 解码器由 intel-hybrid-codec-driver-git^AUR 支持。
4. 由于 VAAPI 限制，MPEG-4 Part 2 默认禁用。设置环境变量 VAAPI_MPEG4_ENABLED=true 以尝试使用它。
5. NVIDIA CUDA 适配器编解码器支持正在积极开发中，并且容易发生变化 [8]。

VDPAU 驱动程序

编解码器	颜色 深度	mesa [9] [10]	nvidia-utils	libvdpau-va-gl （VA-API 适配器）
解码
MPEG-2	8bit	Radeon R600 及更新型号 GeForce 8 及更新型号1	GeForce 8 及更新型号	否
H.263/MPEG-4 Visual	8bit	Radeon HD 6000 及更新型号 GeForce 200 及更新型号1	GeForce 200 及更新型号
VC-1	8bit	Radeon HD 2000 及更新型号 GeForce 9300 及更新型号1	GeForce 8 及更新型号2
H.264/MPEG-4 AVC	8bit	Radeon HD 2000 及更新型号 GeForce 8 及更新型号1	GeForce 8 及更新型号	请参阅 #VA-API 驱动程序
H.265/HEVC	8bit	Radeon R9 Fury 及更新型号	GeForce 900 及更新型号3	否
	10bit	Radeon 400 及更新型号	否4
VP9	8bit	Raven Ridge + Radeon RX 5000 及更新型号	GeForce 900 及更新型号3
	10bit/12bit		否4
AV1	8bit	Radeon RX 6600 及更高型号/更新型号	GeForce 30 及更新型号5
	10bit		否4

1. 直到 GeForce GTX 750。
2. Except GeForce 8800 Ultra, 8800 GTX, 8800 GTS (320/640 MB)。
3. Except GeForce GTX 970 和 GTX 980。
4. NVIDIA 实现仅限于 8 位流 [11] [12]。
5. 从驱动程序版本 510 开始。[13]

仅 NVIDIA 驱动程序

编解码器	nvidia-utils [14]
	NVDEC	NVENC
MPEG-2	Fermi 及更新型号1	否
VC-1
H.264/MPEG-4 AVC		Kepler 及更新型号2
H.265/HEVC 8bit	Maxwell (GM206) 及更新型号	Maxwell (第二代) 及更新型号
H.265/HEVC 10bit		Pascal 及更新型号
VP8	Maxwell (第二代) 及更新型号	否
VP9 8bit	Maxwell (GM206) 及更新型号
VP9 10bit & 12bit	Pascal 及更新型号
AV1 8bit & 10bit	Ampere 及更新型号3	Ada Lovelace 及更新型号

1. GM108 除外（不支持）
2. GM108 和 GP108 除外（不支持）
3. A100 除外（不支持）

应用程序支持

应用程序	解码			编码		文档
	VA-API	VDPAU	NVDEC	VA-API	NVENC
FFmpeg	是	是	是	是	是	FFmpeg#硬件视频加速
GStreamer	是	否	是	是	是	GStreamer#硬件视频加速
Kodi	是	是	否	–	–	Kodi#硬件视频加速
mpv	是	是	是	–	–	mpv#硬件视频加速
VLC 媒体播放器	是	是	否	–	–	VLC 媒体播放器#硬件视频加速
MPlayer	否	是	否	–	–	MPlayer#硬件视频加速
Flash	否1	是1	否	–	–	浏览器插件#Adobe Flash Player
Chromium	是	否	否	是	否	Chromium#硬件视频加速
Firefox	是	否	否	否	否	Firefox#硬件视频加速
GNOME/Web	GStreamer			?	?	GNOME/Web#视频

1. VDPAU 仅受 NPAPI 插件支持。 PPAPI 插件到 NPAPI 浏览器实验性适配器可用，它提供部分 VA-API 和 VDPAU 加速。