東海道らぐ名古屋2018/12のLTで使用した発表スライドです

1. 今時のLinuxにおける
GPUエンコーディング事情
2018年末版
安藤 達也(zgock)
東海道らぐ
openSUSEユーザ会

2. zgock?お前誰よ?
安藤と申します
愛知県の隅っこで流しのエンジニアやってます
openSUSE使いです
ただの家庭内rootです
以前東海道らぐのLT用に起こしたXenのスライ
ドがSlideShareで40000ビュー超えてて吹い
たｗ
「Xenとzfsで作る家庭内VDIサーバ」
最近「仮想化ヲタ」というより
「VGAヲタ」であると気づきました
世間の人はVGA二桁枚も常備してないね、うん

3. 録画データ、溜まってませんか？
はい、うちは溜まってます
家庭内録画環境は円熟期に
PT2/PT3等の録画カードの普及
優秀な録画用アプライアンスの登場
EPGStation
Chinanchu
ts2形式で保存すると１時間の地デジ/BS番組
で数GBのサイズに
真田丸全50話録画して
一話６GB＊５０＝３００GB

4. エンコード、重いですよね
Linuxではソフトウェアエンコーディングが
主流
x264等が下位レイヤ
各種変換ツールが上位レイヤ
ffmpeg
HandBrake
CPUにもよるけど、実時間等速変換ぐらいが精
一杯
１時間の番組を変換するのに１時間
CPU100%使うので他のことが出来ない
GPUがあるじゃない

5. GPUエンコーディングおさらい
過去何回も紹介してるのでまとめとして
AMD VCE(Video Coding Engine)
NVIDIA NVENC(NVidia ENCoder)
Intel QSV(Quick Sync Video)

6. Linuxで扱うには（過去形）
Intel QSV
Intel Media SDKが必要
カーネル決め打ち＆brob driverで制約が多い
現行iGPUのみ対応で過去製品はガンガン切り捨てる
AMD VCE
amdgpuドライバの登場前はwindowsのみ
amdgpuドライバ登場後にgstreamerが対応
NVIDIA NVENC
NVIDIA SDKで対応
ffmpegが対応しているが配布ライセンスの都合上
自前ビルドが必要

7. 2018年現在、事情が変わってきました
VA-API
Linux上での汎用デコード/エンコードAPI
Intel/AMDのGPUデコーダ/エンコーダに対応
標準IntelドライバでSandyBridge以降対応
ffmpeg等でハンドリング可能
iGPUの機能をフル活用するわけではないので、
Media SDKと比較して速度・画質等落ちる
Broadwell以降対応のIntel製OSSドライバがある
MediaSDKと同等のフル機能が扱える
openSUSE Tumbleweedであれば標準パッケにある
zypper in intel-media-driver

8. ffmpegでVA-APIを使う
ffmpeg 4.0
VA-API周辺に大幅な最適化が入った
適切なドライバを使えば3.x比で1.5倍速に
openSUSE Tumbleweedでは標準パッケに
zypper in ffmpeg-4
Leap 15.1(2月リリース予定)でLeapにも入るとい
いなあ

9. ffmpegでVA-API 前準備（１）
ドライバの確認
ls /usr/lib64/dri
ほにゃらら_drv_video.soがVA-APIドライバ
i965_drv_video.so
libva標準のIntelドライバ(SandyBridge以降）
iGPUのフル機能は使ってないので性能はMedia
SDKよりやや落ちる
iHD_drv_video.so
Intel拡張VA-APIドライバ（Broadwell以降専
用)
Media SDKとほぼ同等の性能
radeonsi_drv_video.so
標準のAMDドライバ

10. ffmpegでVA-API 前準備（２）
ドライバの詳細確認
zypper in libva-utils
VA-API確認ツール「vainfo」のインストール
export LIBVA_DRIVER_NAME=iHD
確認したドライバの1st wordを指定
vainfo
対応しているフォーマットを確認できる
「VAEntrypointEncSlice」エンコード対応
「VAEntrypointVLD」デコード対応
iHDドライバはh264、HEVC(h265)のエンコードに
対応
i965ドライバはVP8にも対応
ただしフルハードエンコードではないので遅い

11. ffmpegでVA-API エンコード
ffmpeg
–vaapi_device /dev/dri/renderD128
-hwaccel vaapi
-hwaccel_output_format vaapi
-i input.ts ←入力ファイル
-vf ‘format=nv12|
vaapi,hwupload,deinterlace_vaapi’
-c:v h264_vaapi
-c:a ac3
-qp 20
output.mp4

12. ffmpegでVA-API オプション解説
–vaapi_device /dev/dri/renderD128
VA-APIで使うデバイスを指定
マザー実装やプライマリ/セカンダリで使えるデバイ
スが異なる場合がある
大概は/dev/dri/renderDほにゃららで良いが
/dev/dri/cardほにゃららでないとダメな場合がある
ls /dev/driで使えるデバイス一覧を見て
指定してエラーにならないデバイスを探す（雑）

13. ffmpegでVA-API オプション解説
-hwaccel vaapi
デコーダにVA-APIを使用する
-hwaccel_output_format vaapi
エンコーダにVA-APIを使用する
-i input.ts
入力ファイルを指定
VA-APIの詳細オプションを渡す前に指定する
必要があるため、必ず以降のオプションより前
に指定しなければならない

14. ffmpegでVA-API オプション解説
-vf ‘format=nv12|
vaapi,hwupload,deinterlace_vaapi,scale_vaapi
=1280x800’
VA-APIの詳細オプション
format=nv12|vaapi
デコードフォーマット、intelの場合これで固定
hwupload
ハードウェアデコーダからエンコーダに直接スト
リームを送る
deinterlace_vaapi
ハードウェアフィルタによるインターレース解除
scale_vaapi=1280x800
ハードウェアフィルタによるスケーリング

15. ffmpegでVA-API オプション解説
-c:v h264_vaapi
ビデオエンコーディングフォーマットを指定す
る
-c:v hevc_vaapiでh265エンコード
-c:a ac3
オーディオエンコーディングフォーマットを指
定する
エンコード不要(-c:a copy)でも良いが、TV放送の
aacはmp4コンテナに本来収められない形式なので
bitstream errorが出る
-fflags +discardcorrupt と –bsf:a
aac_adtstoascを付けることで回避はできる
オーディオエンコード分の負荷は誤差

16. ffmpegでVA-API オプション解説
-qp 20
エンコード品質（ビットレート）の設定
一番のキモ
-qp 1で最も高画質大容量、-qp 99で最も低画
質小容量になる
-cbr、-vbr等でビットレート指定可能ではあ
るが、intel qsvでは-qp指定が一番良好な結果
が出る
実用的には –qp 15～18でほぼ無劣化、-qp 30
あたりがほぼ限界画質（このへんは主観）

17. 実機テスト
Fujitsu FUTRO MS936
富士通のビジネスシンクライアント
Celeron 3955U (Skylake)
楽天で中古が9980円だった
32GB SSDを500GBに交換してTumbleweed

18. 実機テスト
テストソース 地上デジタル録画 30分のア
ニメ
ガンダムビルドファイターズ第五話(約3.2GB)
iHD(速度） iHD（サイズ） i965(速度） i965(サイズ）
-qp 18 h264 x6.5 1.7GB x4.1 1.8GB
-qp 20 x6.5 1.2GB x4.2 1.3GB
-qp 25 x6.5 632MB x4.1 721MB
-qp 30 x6.5 334MB x4.1 392MB
-qp 35 x6.5 208MB x4.0 262MB
-qp 20 hevc x2.2 1.2GB x1.6 1.3GB

19. サンプル再生タイム
これよりただのアニメ鑑賞会になります

20. まとめ
最近のCeleronあなどれん
なぁ

21. ありがとうございました！