【ARM-Linux开发】【CUDA开发】【视频开发】关于Linux下利用GPU对视频进行硬件加速转码的方案

最近一直在研究Linux下利用GPU进行硬件加速转码的方案，折腾了很久，至今没有找到比较理想的硬加速转码方案。似乎网上讨论这一方案的文章也特别少，这个过程中也进行了各种尝试，遇到很多具体问题，以下便对之前所作的一些工作做一些总结和分享，省的时间长了自己也忘记了，也希望后来者能少走弯路，并找到适合自己的最佳方案。

背景：

项目需要在指定的linux服务器上对视频源进行转码存储，以节省存储空间。操作系统必须是Linux，用来硬加速转码的GPU是nViDIA的GT440。

方案1：

由于nViDIA的CUDA SDK中提供了现成的硬加速encoder和decoder，最简单、性能最有保障的方式就是调用CUDA中的编解码API进行转码。国内比较有名的MediaCoder就是这么搞的，当然它只用了CUDA的encoder，解码还是用CPU来做的。但问题是，安装了CUDA SDK之后才发现，CUDA提供的编解码API只有windows的版本，没有Linux的版本。于是，只能退而求其次地尝试在Linux下安装Windows虚拟机试一下。

首先，试了一下Wine，安装好Wine之后，尝试安装N卡的windows驱动，提示如下错误：；

接着，又尝试了在VisualBox中安装Windows，再安装N卡驱动，提示找不到N卡硬件，如图：。

据说MediaCoder支持Linux的方式，就是让MediaCoder在Wine下面运行的，但是不知道为什么我的环境下连驱动都装不上。所以方案1对我来说，基本上属于死路一条。

方案2：

用ffmpeg进行转码。因为发现ffmpeg自带了VDPAU和VAAPI的硬加速解码模块，所以想是不是通过参数设置就可以让ffmpeg通过GPU来硬加速解码。但是ffmpeg的说明文档关于硬加速这块的描述不是很清楚，只能自己结合网上的零星文章做参考，慢慢摸索前进。

首先，编译ffmpeg，确认configure的时候它的几个decoders(h264_vdpau,mpeg4_vdpau,...)和hwaccels(h264_vaapi,mpeg4_vaapi,...)都是enable的。但是编译好ffmpeg之后，通过设置强制解码codec，比如h264_vdpau，运行ffmpeg时，会报一个PIX_FMT_XXX的错误，意思是解码之后的格式不对，不能继续用于编码。

然后，下载了mplayer-vaapi-20110127和hwdecode-demos，经过各种磨难之后，终于都编译通过。经过测试，发现它们都可以利用vdpau和vaapi进行硬加速解码，于是认为ffmpeg也应该可以利用vdpau和vaapi进行硬加速解码。但又折腾了很久，找了很多资料，最后终于在ffmpeg-user上看到一个老外给别人的回帖，明确说了ffmpeg不能用vdpau和vaapi来转码，ffmpeg提供vdpau和vaapi的硬加速decoder，目的是为了给类似mplayer的应用来进行硬加速的视频播放，当时就崩溃了！！！

最后，硬加速decode不行，咱就整encode吧。网上找到一个用OpenCL来硬加速的x264版本，x264demo。又经历了各种磨难，终于将它编译通过并和ffmpeg集成在一起了，期间还修复了x264若干bug。但是最后测试的结果，令人大失所望。虽然使用OpenCL方式加速之后，确实比原版x264快了20%-30%，但问题是：一、转出来的视频根本没法用，存在大面积的花屏，本人对H.264编码的算法不甚了解，故这个大bug只能先放着了；二、H.264的编码算法还是蛮复杂的，因此x264编码的效率比普通的mpeg编码慢了10倍左右。这样的话，用x264+OpenCL的方式对我来说就完全没有必要了。

方案3：

用VLC+VAAPI进行硬加速转码。因为VAAPI的机制是在各个厂家提供的driver层上进行了统一的接口封装，对于N卡，其底层调用的是VDPAU，因此硬件加速仅限于解码部分，编码还是用的软编码。前面说到ffmpeg无法利用VDPAU进行转码，是因为VDPAU解码出来的格式不是YUV的，我想VLC应该是对VDPAU解码出来的东东进行了进一步的加工，然后进行的编码。测试下来的结果显示，VLC硬加速转码的时候确实用到了GPU，但实际转码的时间和CPU占用率并未得到很大的改善。

方案4：

纯硬件加速方案，即利用成熟的DSP芯片进行转码。该方案可以根据需要，将多块硬编解码芯片集成在一起，实现多路视频的同编同解。好处是，利用成熟芯片，不用太关心编解码的具体算法，方案可大可小，甚至可以用来做云转码。可问题是，该方案不符合我的项目需求，哎，只能先放一放了。