「ハードウェアビデオアクセラレーション」の版間の差分

2021年7月2日 (金) 10:08時点における版

ビデオカードで動画をデコード・エンコードするハードウェアビデオアクセラレーションを活用することで、CPU の負担を下げて電力を節約することができます。

Linux でハードウェアアクセラレーションを利用する方法は複数存在します:

Video Acceleration API (VA-API) はハードウェア支援による動画エンコード・デコードの両方を実現するオープンソースライブラリです。Intel によって開発されました。
Video Decode and Presentation API for Unix (VDPAU) は GPU ビデオハードウェアに動画のデコードやポストプロセス処理をオフロードするオープンソースのライブラリです。NVIDIA によって開発されました。VDPAU は2015年9月から更新されていません。
NVDECODE/NVENCODE - NVIDIA Fermi, Kepler, Maxwell, Pascal 世代の GPU によって使われているハードウェアビデオアクセラレーションのためのプロプライエタリ API。

2007年以前のビデオカードについては XvMC を参照してください。ドライバーとアプリケーションのサポートの包括的な概要については、#比較一覧を参照してください。

インストール

Intel

Intel Graphics オープンソースドライバーは VA-API に対応しています:

CannonLake (あるいは Broadwell) 以降の HD Graphics シリーズは intel-media-driver によってサポートされています。
Coffee Lake までの GMA 4500 シリーズ以降の GPU は libva-intel-driver によってサポートされています。
GMA 4500 の H.264 デコードは libva-intel-driver-g45-h264^AUR によってサポートされています。Intel#GMA 4500 での H.264 デコーディングを参照。
Haswell から Skylake までのハイブリッド VP8 エンコードと VP9 デコードは intel-hybrid-codec-driver^AUR によってサポートされています。

NVIDIA

Nouveau オープンソースドライバーは VA-API と VDPAU に対応しています:

GeForce GTX 750 までの GeForce 8 シリーズ以降の GPU は libva-mesa-driver と mesa-vdpau によってサポートされています。
NVIDIA のバイナリドライバーから抽出される nouveau-fw^AUR ファームウェアパッケージが必要です。

NVIDIA プロプライエタリドライバーは VDPAU と NVDECODE/NVENCODE に対応しています:

VDPAU は GeForce 8 シリーズ以降で nvidia-utils によってサポートされています。
NVDECODE/NVENCODE は Kepler 以降で nvidia-utils によってサポートされています。

ATI/AMD

ATI と AMDGPU オープンソースドライバーは VA-API と VDPAU に対応しています:

VDPAU は Radeon R300 以降の GPU で mesa-vdpau によってサポートされています。
VA-API は Radeon HD 2000 以降の GPU で libva-mesa-driver によってサポートされています。

AMD Catalyst プロプライエタリドライバーは XvBA によって VA-API に対応しています。

AMDGPU PRO プロプライエタリドライバーは AMDGPU ドライバー上で動作し、VA-API と VDPAU に対応しています。

互換レイヤー

デバイスドライバーが VA-API をサポートしていない場合に VA-API を使うには:

libva-vdpau-driver – VDPAU の VA-API バックエンド。
libva-vdpau-driver-chromium^AUR – Chromium で動作するようにパッチが適用された VDPAU の VA-API バックエンド。

デバイスドライバーが VDPAU をサポートしていない場合に VDPAU を使うには:

libvdpau-va-gl – VA-API の VDPAU バックエンド (H.264 のみサポート)。

確認

ヒント:

ハードウェアアクセラレーションをテストするときは mpv が向いています。
Radeon の場合、以下のコマンドでドライバーの名前を確認できます:

$ grep -iE 'vdpau | dri driver' ~/.local/share/xorg/Xorg.0.log

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

上記の場合、VA-API と VDPAU の両方で radeonsi が使えます。

GDM を使っている場合は journalctl -b | grep -iE 'vdpau | dri driver' を実行してください。

VA-API の確認

VA-API の設定は libva-utils パッケージに含まれている vainfo を実行することで確認できます:

$ 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           :	VAEntrypointEncPicturehttp://img.2chan.net/b/futaba.php?mode=cat
      VAProfileVP8Version0_3          :	VAEntrypointVLD
      VAProfileVP8Version0_3          :	VAEntrypointEncSlice
      VAProfileHEVCMain               :	VAEntrypointVLD
      VAProfileHEVCMain               :	VAEntrypointEncSlice

あなたのカードを使ってデコードできるフォーマットが VAEntrypointVLD で、エンコードできるフォーマットが VAEntrypointEncSlice で示されます。

上の例では、以下の行があることから i965 ドライバーが使われていることが確認できます:

libva info: Trying to open /usr/lib/dri/i965_drv_video.so

vainfo を実行したときに以下のようなエラーが表示される場合:

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

適切なドライバーを設定する必要があります。VA-API の設定を見てください。

VDPAU の確認

vdpauinfo をインストールしてから、以下のコマンドを実行してください。VDPAU ドライバーがロードされていることや、現在の設定が確認できます:

$ 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

..

設定

ノート: VA-API と VDPAU のどちらでもビデオドライバーは基本的にハードウェアビデオアクセラレーションを自動的に有効化しますが、場合によっては手動で VA-API/VDPAU を手動で有効にする必要があります。有効化されているかどうか確認をしてください。

VA-API の設定

VA-API のドライバーは自動で認識されます [1]。使用されているドライバーを確認する方法は確認を見てください。LIBVA_DRIVER_NAME 環境変数を設定することで使用するドライバーを上書きできます:

Intel Graphics:
- libva-intel-driver の場合は i965 を使ってください。
- intel-media-driver の場合は iHD を使ってください。
NVIDIA:
- Nouveau の場合は nouveau を使ってください。
- NVIDIA の場合は vdpau を使ってください。
ATI/AMD:
- AMDGPU の場合は radeonsi を使ってください。
- AMD Catalyst の場合は fglrx を使ってください。

ノート:

インストールされているドライバーは /usr/lib/dri/ ディレクトリを見ることで確認できます。/usr/lib/dri/${LIBVA_DRIVER_NAME}_drv_video.so として使われます。
一部のドライバーは互換性を保つために異なる名前を使っていることがあります。sha1sum /usr/lib/dri/* を実行することで確認できます。
LIBVA_DRIVERS_PATH を使うことで VA-API ドライバーのパスを上書きできます。
バージョン 12.0.1 から libva-mesa-driver は gallium の代わりとして radeonsi を提供しています。

VDPAU の設定

VDPAU で使用されるドライバーは自動的に認識されますが、VDPAU_DRIVER 環境変数を使うことで上書きすることができます。

使用しているビデオドライバーにあわせて適切なドライバーの名前を指定してください:

Intel Graphics や AMD Catalyst の場合 va_gl に設定する必要があります。
オープンソースの AMD/ATI ドライバーの場合、使用している GPU にあわせて適切なドライバーを設定してください。確認を参照。
オープンソースの Nouveau ドライバーの場合は nouveau に設定してください。
NVIDIA のプロプライエタリドライバーの場合は nvidia に設定してください。

ノート:

インストールされているドライバーは /usr/lib/vdpau/ ディレクトリを見ることで確認できます。/usr/lib/vdpau/libvdpau_${VDPAU_DRIVER}.so として使われます。
一部のドライバーは互換性を保つために異なる名前を使っていることがあります。sha1sum /usr/lib/vdpau/* を実行することで確認できます。
ハイブリッド構成 (NVIDIA と AMD の両方のカードが搭載されている) 場合、DRI_PRIME=1 を設定する必要があるかもしれません。詳しくは PRIME を参照。

トラブルシューティング

Failed to open VDPAU backend

libvdpau-va-gl を使用している場合に VDPAU_DRIVER を上書きしないと発生するエラーです。何らかの理由で VDPAU が使用するドライバーを正しく認識できていません。VDPAU の設定を見てください。

VA-API を使用するようにメディアプレイヤーを設定することで良い結果を得られる可能性があります。ソフトウェアを参照。

VAAPI init failed

エラーは libva: /usr/lib/dri/i965_drv_video.so init failed という行で確認できます。Wayland が正しく認識されていないことが原因で発生します。$DISPLAY の設定を解除することで mpv, mplayer, VLC などは X11 であると誤認しないようになります。mpv の場合は --opengl-backend=wayland パラメータを追加することでも解決できます。

AMDGPU ドライバーを使用したビデオデコード時の破損や歪み

AMDGPU ドライバーでビデオデコードの破損または歪みが発生する場合は、allow_rgb10_configs = false を環境変数または driconf として設定します。 [2]

対応状況