FFmpeg显卡版编译安装
本文内容包括:
- 在Linux环境下安装FFmpeg
- 通过命令行实现视频格式识别和转码
- 有Nvidia显卡的情况下,在Linux下使用GPU进行视频转码加速的方法
FFmpeg编译安装
在FFmpeg官网Download FFmpeg可以下载到ubunto/debian的发行包,其他Linux发行版需自行编译。同时,如果要使用GPU进行硬件加速的话,也是必须自己编译FFmpeg的,所以本节将介绍从源码编译安装FFmpeg的方法(基于RHEL/Centos)
安装依赖工具
yum install autoconf automake bzip2 cmake freetype-devel gcc gcc-c++ git libtool make mercurial pkgconfig zlib-devel
准备工作
在$HOME下创建ffmpeg_sources目录
编译并安装依赖库
本节中的依赖库基本都是必须的,建议全部安装
nasm
汇编编译器,编译某些依赖库的时候需要
cd ~/ffmpeg_sources
curl -O -L http://www.nasm.us/pub/nasm/releasebuilds/2.13.02/nasm-2.13.02.tar.bz2
tar xjvf nasm-2.13.02.tar.bz2
cd nasm-2.13.02
./autogen.sh
./configure --prefix="$HOME/ffmpeg_build" --bindir="$HOME/bin"
make
make install
yasm
汇编编译器,编译某些依赖库的时候需要
cd ~/ffmpeg_sources
curl -O -L http://www.tortall.net/projects/yasm/releases/yasm-1.3.0.tar.gz
tar xzvf yasm-1.3.0.tar.gz
cd yasm-1.3.0
./configure --prefix="$HOME/ffmpeg_build" --bindir="$HOME/bin"
make
make install
libx264
H.264视频编码器,如果需要输出H.264编码的视频就需要此库,所以可以说是必备
cd ~/ffmpeg_sources
git clone --depth 1 http://git.videolan.org/git/x264
cd x264
PKG_CONFIG_PATH="$HOME/ffmpeg_build/lib/pkgconfig" ./configure --prefix="$HOME/ffmpeg_build" --bindir="$HOME/bin" --enable-static
make
make install
libx265
H.265/HEVC视频编码器。
如果不需要此编码器,可以跳过,并在ffmpeg的configure命令中移除--enable-libx265
cd ~/ffmpeg_sources
hg clone https://bitbucket.org/multicoreware/x265
cd ~/ffmpeg_sources/x265/build/linux
cmake -G "Unix Makefiles" -DCMAKE_INSTALL_PREFIX="$HOME/ffmpeg_build" -DENABLE_SHARED:bool=off ../../source
make
make install
libfdk_acc
AAC音频编码器,必备
cd ~/ffmpeg_sources
git clone --depth 1 --branch v0.1.6 https://github.com/mstorsjo/fdk-aac.git
cd fdk-aac
autoreconf -fiv
./configure --prefix="$HOME/ffmpeg_build" --disable-shared
make
make install
libmp3lame
MP3音频编码器,必备
cd ~/ffmpeg_sources
curl -O -L http://downloads.sourceforge.net/project/lame/lame/3.100/lame-3.100.tar.gz
tar xzvf lame-3.100.tar.gz
cd lame-3.100
./configure --prefix="$HOME/ffmpeg_build" --bindir="$HOME/bin" --disable-shared --enable-nasm
make
make install
libops
OPUS音频编码器
如果不需要此编码器,可以跳过,并在ffmpeg的configure命令中移除--enable-libopus
cd ~/ffmpeg_sources
curl -O -L https://archive.mozilla.org/pub/opus/opus-1.2.1.tar.gz
tar xzvf opus-1.2.1.tar.gz
cd opus-1.2.1
./configure --prefix="$HOME/ffmpeg_build" --disable-shared
make
make install
libogg
被libvorbis依赖
cd ~/ffmpeg_sources
curl -O -L http://downloads.xiph.org/releases/ogg/libogg-1.3.3.tar.gz
tar xzvf libogg-1.3.3.tar.gz
cd libogg-1.3.3
./configure --prefix="$HOME/ffmpeg_build" --disable-shared
make
make install
libvorbis
Vorbis音频编码器
如果不需要此编码器,可以跳过,并在ffmpeg的configure命令中移除--enable-libvorbis
cd ~/ffmpeg_sources
curl -O -L http://downloads.xiph.org/releases/vorbis/libvorbis-1.3.5.tar.gz
tar xzvf libvorbis-1.3.5.tar.gz
cd libvorbis-1.3.5
./configure --prefix="$HOME/ffmpeg_build" --with-ogg="$HOME/ffmpeg_build" --disable-shared
make
make install
libvpx
VP8/VP9视频编/解码器
如果不需要此编/解码器,可以跳过,并在ffmpeg的configure命令中移除--enable-libvpx
cd ~/ffmpeg_sources
git clone --depth 1 https://github.com/webmproject/libvpx.git
cd libvpx
./configure --prefix="$HOME/ffmpeg_build" --disable-examples --disable-unit-tests --enable-vp9-highbitdepth --as=yasm
make
make install
编译安装ffmpeg 3.3.8
cd ~/ffmpeg_sources
curl -O -L https://ffmpeg.org/releases/ffmpeg-3.3.8.tar.bz2
tar xjvf ffmpeg-3.3.8.tar.bz2
cd ffmpeg-3.3.8
PATH="$HOME/bin:$PATH" PKG_CONFIG_PATH="$HOME/ffmpeg_build/lib/pkgconfig" ./configure \--prefix="$HOME/ffmpeg_build" \--pkg-config-flags="--static" \--extra-cflags="-I$HOME/ffmpeg_build/include" \--extra-ldflags="-L$HOME/ffmpeg_build/lib" \--extra-libs=-lpthread \--extra-libs=-lm \--bindir="$HOME/bin" \--enable-gpl \--enable-libfdk_aac \--enable-libfreetype \--enable-libmp3lame \--enable-libopus \--enable-libvorbis \--enable-libvpx \--enable-libx264 \--enable-libx265 \--enable-nonfree
make
make install
hash -r
验证安装
ffmpeg -h
使用FFmpeg
识别视频信息
通过ffprobe命令识别并输出视频信息
ffprobe -v error -show_streams -print_format json <input>
为方便程序解析,将视频信息输出为json格式,样例如下:
{"streams": [{"index": 0,"codec_name": "h264","codec_long_name": "H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10","profile": "High","codec_type": "video","codec_time_base": "61127/3668400","codec_tag_string": "avc1","codec_tag": "0x31637661","width": 1920,"height": 1080,"coded_width": 1920,"coded_height": 1080,"has_b_frames": 0,"sample_aspect_ratio": "0:1","display_aspect_ratio": "0:1","pix_fmt": "yuv420p","level": 40,"color_range": "tv","color_space": "bt709","color_transfer": "bt709","color_primaries": "bt709","chroma_location": "left","refs": 1,"is_avc": "true","nal_length_size": "4","r_frame_rate": "30/1","avg_frame_rate": "1834200/61127","time_base": "1/600","start_pts": 0,"start_time": "0.000000","duration_ts": 61127,"duration": "101.878333","bit_rate": "16279946","bits_per_raw_sample": "8","nb_frames": "3057","disposition": {"default": 1,"dub": 0,"original": 0,"comment": 0,"lyrics": 0,"karaoke": 0,"forced": 0,"hearing_impaired": 0,"visual_impaired": 0,"clean_effects": 0,"attached_pic": 0,"timed_thumbnails": 0},"tags": {"rotate": "90","creation_time": "2018-08-09T09:13:33.000000Z","language": "und","handler_name": "Core Media Data Handler","encoder": "H.264"},"side_data_list": [{"side_data_type": "Display Matrix","displaymatrix": "\n00000000: 0 65536 0\n00000001: -65536 0 0\n00000002: 70778880 0 1073741824\n","rotation": -90}]},{"index": 1,"codec_name": "aac","codec_long_name": "AAC (Advanced Audio Coding)","profile": "LC","codec_type": "audio","codec_time_base": "1/44100","codec_tag_string": "mp4a","codec_tag": "0x6134706d","sample_fmt": "fltp","sample_rate": "44100","channels": 1,"channel_layout": "mono","bits_per_sample": 0,"r_frame_rate": "0/0","avg_frame_rate": "0/0","time_base": "1/44100","start_pts": 0,"start_time": "0.000000","duration_ts": 4492835,"duration": "101.878345","bit_rate": "91595","max_bit_rate": "96000","nb_frames": "4390","disposition": {"default": 1,"dub": 0,"original": 0,"comment": 0,"lyrics": 0,"karaoke": 0,"forced": 0,"hearing_impaired": 0,"visual_impaired": 0,"clean_effects": 0,"attached_pic": 0,"timed_thumbnails": 0},"tags": {"creation_time": "2018-08-09T09:13:33.000000Z","language": "und","handler_name": "Core Media Data Handler"}},{"index": 2,"codec_type": "data","codec_tag_string": "mebx","codec_tag": "0x7862656d","r_frame_rate": "0/0","avg_frame_rate": "0/0","time_base": "1/600","start_pts": 0,"start_time": "0.000000","duration_ts": 61127,"duration": "101.878333","bit_rate": "119","nb_frames": "17","disposition": {"default": 1,"dub": 0,"original": 0,"comment": 0,"lyrics": 0,"karaoke": 0,"forced": 0,"hearing_impaired": 0,"visual_impaired": 0,"clean_effects": 0,"attached_pic": 0,"timed_thumbnails": 0},"tags": {"creation_time": "2018-08-09T09:13:33.000000Z","language": "und","handler_name": "Core Media Data Handler"}},{"index": 3,"codec_type": "data","codec_tag_string": "mebx","codec_tag": "0x7862656d","r_frame_rate": "0/0","avg_frame_rate": "0/0","time_base": "1/600","start_pts": 0,"start_time": "0.000000","duration_ts": 61127,"duration": "101.878333","nb_frames": "1","disposition": {"default": 1,"dub": 0,"original": 0,"comment": 0,"lyrics": 0,"karaoke": 0,"forced": 0,"hearing_impaired": 0,"visual_impaired": 0,"clean_effects": 0,"attached_pic": 0,"timed_thumbnails": 0},"tags": {"creation_time": "2018-08-09T09:13:33.000000Z","language": "und","handler_name": "Core Media Data Handler"}}]
}
折叠
可以看到一共返回了4个流,其中第0个是视频流,1是音频流,2和3是附加数据,没什么用
如果想指定分析视频流或音频流的话,可以加上参数-show_streams -v
或-show_streams -a
,这样就会只输出视频/音频流的分析结果
视频转码
ffmpeg -i <input> -c:v libx264 -b:v 2048k -vf scale=1280:-1 -y <output>
上述命令将输入视频转码为h264编码的视频
- -c:v:指定编码器,编码器列表可以使用ffmpeg -codecs查看
- -vf scale:指定输出视频的宽高,高-1代表按照比例自动适应
- -b:v:指定输出视频的码率,即输出视频每秒的bit数
- libx264支持的其他参数请使用
ffmpeg -h encoder=libx264
命令查询,如转码为其他编码,也可使用类似命令查询可用参数
使用Nvidia显卡GPU进行转码
重头戏来了,这块的资料相当少,我也是费了一番力气才搞定
CUDA
CUDA是Nvidia出的一个GPU计算库,让程序员可以驱动Nvidia显卡的GPU进行各种工作,其中就包含了视频的编解码
安装CUDA
首先验证一下显卡驱动是否装好
nvidia-smi
如果驱动正常的话,此命令会输出显卡的型号、驱动版本、现存/GPU占用等信息。如何安装显卡驱动本文不描述,请参考其他资料。
到CUDA官网CUDA Toolkit 11.7 Downloads | NVIDIA Developer下载对应平台的发行包,这里我选择Centos7对应的rpm包cuda-repo-rhel7-9-2-local-9.2.148-1.x86_64.rpm
执行如下命令安装:
rpm -i cuda-repo-rhel7-9-2-local-9.2.148-1.x86_64.rpm
yum clean all
yum install cuda
一共大概要安装90多个依赖库,注意一下安装完成后的报告,我首次安装时有一个库不知道为什么安装失败了,又单独yum install
了该库一次才成功
验证安装
/usr/local/cuda-9.2/bin/nvcc -V
安装成功的话,会输出类似文本:
nvcc: NVIDIA (R) Cuda compiler driver
Copyright (c) 2005-2018 NVIDIA Corporation
Built on Tue_Jun_12_23:07:04_CDT_2018
Cuda compilation tools, release 9.2, V9.2.148
重新编译ffmpeg
要让ffmpeg能够使用CUDA提供的GPU编解码器,必须重新编译ffmpeg,让其能够通过动态链接调用CUDA的能力
首先要编译安装nv-codec-headers库
git clone https://git.videolan.org/git/ffmpeg/nv-codec-headers.git
make PREFIX="$HOME/ffmpeg_build" BINDDIR="$HOME/bin"
make install PREFIX="$HOME/ffmpeg_build" BINDDIR="$HOME/bin"
进入~/ffmepg_sources/ffmpeg-3.3.8/
目录重新执行ffmpeg的编译和安装
注意configure命令参数和之前configure命令参数的区别
PATH="$HOME/bin:$PATH" PKG_CONFIG_PATH="$HOME/ffmpeg_build/lib/pkgconfig" ./configure \--prefix="$HOME/ffmpeg_build" \--pkg-config-flags="--static" \--extra-cflags="-I$HOME/ffmpeg_build/include -I/usr/local/cuda/include" \--extra-ldflags="-L$HOME/ffmpeg_build/lib -L/usr/local/cuda/lib64" \--extra-libs=-lpthread \--extra-libs=-lm \--bindir="$HOME/bin" \--enable-gpl \--enable-libfdk_aac \--enable-libfreetype \--enable-libmp3lame \--enable-libopus \--enable-libvorbis \--enable-libvpx \--enable-libx264 \--enable-libx265 \--enable-nonfree \--enable-cuda \--enable-cuvid \--enable-nvenc \--enable-libnpp
make
make install
hash -r ffmpegln -s /opt/ffmpeg/ffmpeg/ffmpeg /usr/bin/ffmpeg
验证安装
重新安装完ffmpeg,使用ffmpeg -hwaccels
命令查看支持的硬件加速选项
Hardware acceleration methods:
cuvid
可以看到多出来一种叫做cuvid的硬件加速选项,这就是CUDA提供的GPU视频编解码加速选项
然后查看cuvid提供的GPU编解码器ffmpeg -codecs | grep cuvid
DEV.LS h264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10 (decoders: h264 h264_cuvid ) (encoders: libx264 libx264rgb h264_nvenc nvenc nvenc_h264 )DEV.L. hevc H.265 / HEVC (High Efficiency Video Coding) (decoders: hevc hevc_cuvid ) (encoders: libx265 nvenc_hevc hevc_nvenc )DEVIL. mjpeg Motion JPEG (decoders: mjpeg mjpeg_cuvid )DEV.L. mpeg1video MPEG-1 video (decoders: mpeg1video mpeg1_cuvid )DEV.L. mpeg2video MPEG-2 video (decoders: mpeg2video mpegvideo mpeg2_cuvid )DEV.L. mpeg4 MPEG-4 part 2 (decoders: mpeg4 mpeg4_cuvid )D.V.L. vc1 SMPTE VC-1 (decoders: vc1 vc1_cuvid )DEV.L. vp8 On2 VP8 (decoders: vp8 libvpx vp8_cuvid ) (encoders: libvpx )DEV.L. vp9 Google VP9 (decoders: vp9 libvpx-vp9 vp9_cuvid ) (encoders: libvpx-vp9 )
所有带有"cuvid"或"nvenc"的,都是CUDA提供的GPU编解码器
可以看到,我们现在可以进行h264/hevc/mjpeg/mpeg1/mpeg2/mpeg4/vc1/vp8/vp9格式的GPU解码,以及h264/hevc格式的GPU编码
使用GPU进行视频转码
用GPU进行转码的命令和软转码命令不太一样,CPU转码的时候,我们可以依赖ffmpeg识别输入视频的编码格式并选择对应的解码器,但ffmpeg只会自动选择CPU解码器,要让ffmpeg使用GPU解码器,必须先用ffprobe识别出输入视频的编码格式,然后在命令行中指定对应的GPU解码器。
例如,将h264编码的源视频转码为指定尺寸和码率的h264编码视频:
ffmpeg -hwaccel cuvid -c:v h264_cuvid -i <input> -c:v h264_nvenc -b:v 2048k -vf scale_npp=1280:-1 -y <output>
- -hwaccel cuvid:指定使用cuvid硬件加速
- -c:v h264_cuvid:使用h264_cuvid进行视频解码
- -c:v h264_nvenc:使用h264_nvenc进行视频编码
- -vf scale_npp=1280:-1:指定输出视频的宽高,注意,这里和软解码时使用的-vf scale=x:x不一样
转码期间使用nvidia-smi查看显卡状态,能够看到ffmpeg确实是在使用GPU进行转码:
+-----------------------------------------------------------------------------+
| Processes: GPU Memory |
| GPU PID Type Process name Usage |
|=============================================================================|
| 0 62543 C ffmpeg 193MiB |
+-----------------------------------------------------------------------------+
GPU转码效率测试
在配有两颗Intel-E5-2630v3 CPU和两块Nvidia Tesla M4显卡的服务器上,进行h264视频转码测试,成绩如下:
- GPU转码平均耗时:8s
- CPU转码平均耗时:25s
并行转码时,CPU软转的效率有所提高,3个转码任务并行时32颗核心全被占满,此时的成绩
- GPU转码平均耗时:8s
- CPU转码平均耗时:18s
不难看出,并行时GPU的转码速度并没有提高,可见一颗GPU同时只能执行一个转码任务。那么,如果服务器上插有多块显卡,ffmpeg是否会使用多颗GPU进行并行转码呢?
很遗憾,答案是否。
ffmpeg并不具备自动向不同GPU分配转码任务的能力,但经过一番调查后,发现可以通过-hwaccel_device参数指定转码任务使用的GPU!
向不同GPU提交转码任务
ffmpeg -hwaccel cuvid -hwaccel_device 0 -c:v h264_cuvid -i <input> -c:v h264_nvenc -b:v 2048k -vf scale_npp=1280:-1 -y <output>
ffmpeg -hwaccel cuvid -hwaccel_device 1 -c:v h264_cuvid -i <input> -c:v h264_nvenc -b:v 2048k -vf scale_npp=1280:-1 -y <output>
- -hwaccel_device N:指定某颗GPU执行转码任务,N为数字
此时nvidia-smi显示:
+-----------------------------------------------------------------------------+
| Processes: GPU Memory |
| GPU PID Type Process name Usage |
|=============================================================================|
| 0 96931 C ffmpeg 193MiB |
| 1 96930 C ffmpeg 193MiB |
+-----------------------------------------------------------------------------+
可以进行并行GPU转码了!
那么在占满服务器资源时,GPU转码和CPU转码的效率如下:
- GPU转码平均耗时:4s
- CPU转码平均耗时:18s
GPU效率是CPU的4.5倍
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