ハードウェアビデオアクセラレーション

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

Linux でこれを実現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仕様と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。
• Advanced Media Framework (AMF) は、AMDGPU PRO を使用してマルチメディア処理のために AMD GPU に「部分的に」アクセスできるようにするオープンソースのフレームワークです。AMD によって開発されました。
• NVDEC/NVENC - Fermi 以降の NVIDIA 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。

ドライバ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:

• Broadwell (2014) 及びそれ以降の HD Graphics シリーズ (例: Intel Arc) は intel-media-driver によってサポートされています。
• Coffee Lake (2017) までの GMA 4500 (2008) 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 Graphics#GMA 4500 での H.264 デコードのハードウェアアクセラレーション を参照。
• Haswell Refresh から Skylake までの VP9 デコードと、Broadwell から Skylake までのハイブリッド VP8 エンコードは intel-hybrid-codec-driver-git^AUR によってサポートされています。
• Skylake 及びそれ以降は linux-firmware も必要です。

VAAPI がサポートするハードウェアと機能 もご覧ください。

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 シリーズ及びそれ以降の GPU は libva-mesa-driver と mesa-vdpau によってサポートされています。
• (現在 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は nvidia-utils によってサポートされています:

• GeForce 8 シリーズ及びそれ以降の GPU における VDPAU
• Fermi 及びそれ以降の GPU における NVDEC [1]
• Kepler 及びそれ以降の GPU における NVENC

AMD/ATI

AMD と ATI 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:

• VA-API は Radeon HD 2000 及びそれ以降の GPU で libva-mesa-driver によってサポートされています。
• VDPAU は Radeon R600 及びそれ以降の GPU で mesa-vdpau によってサポートされています。

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、AMF に加えて VA-API と VDPAU に対応しています。

• Fiji 及びそれ以降の GPU における AMF は amf-amdgpu-pro^AUR によってサポートされています。

ノート:

• 場合によっては、あなたのアプリケーションが AMDGPU PRO Vulkan ドライバを使用するように強制する必要があります。
• HEVC エンコードは Navi より古い GPU では利用できない場合があります。

変換レイヤー

• libva-vdpau-driver — VA-API を提供する VDPAU ベースのバックエンド。

https://cgit.freedesktop.org/vaapi/vdpau-driver || libva-vdpau-driver、libva-vdpau-driver-vp9-git^AUR

• libvdpau-va-gl — OpenGL/VAAPI バックエンドを用いた VDPAU ドライバ。H.264 のみ。

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

• nvidia-vaapi-driver — VA-API を提供する CUDA NVDEC ベースのバックエンド。

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

ノート:

• NVIDIA ドライバの 525 シリーズにはリグレッションがあり、VA-API が機能しなくなります。 nvidia-vaapi-driver#126 修正されるまでの間、ドライバをバージョン 520 にダウングレードするか、実験的な direct-backend を使用することができます。
• libva-vdpau-driver のコードは数年間、変更されていません。最近のバージョンの NVIDIA ドライバで VLC や OBS を使用するとクラッシュします。[2] NVIDIA 用の変換レイヤーが必要である場合は、代わりに libva-nvidia-driver を使用してください。

確認

設定せずともシステムが完璧に動作する場合があります。なので、このセクションから読み始めて、システムの確認をすると良いでしょう。

ヒント:

• コマンドラインサポートのある mpv は、ハードウェアアクセラレーションをテストするのにぴったりです。mpv --hwdec=auto video_filename のログを見てください。詳細は hwdec を参照。
• AMD、Intel、そして NVIDIA の場合、動画を再生しながら nvtop を使うことで "DEC" (デコーダ) の使用率を確認できます。
• Intel GPU の場合、intel-gpu-tools を使って、intel_gpu_top を root として実行することで、ビデオプレイバック中に GPU 使用率をモニタできます。ビデオバーが 0% よりも上にあれば、GPU のビデオデコーダ/エンコーダが使用されていることを示します。
• AMD GPU の場合、radeontop を使用して GPU 使用率をモニタできます。intel-gpu-tools とは違い、現在 radeontop でデコード/エンコードの仕様状況を確認する方法はありません [3]。
• 任意の GPU において、htop のようなツールで CPU 使用率を比較できます。特に、高解像度なビデオ (4k 以上) において、VA-API が有効化されていて動作しているときの CPU 使用率は、ノート PC や他の比較的低電力なデバイスにおいて劇的に低いはずです。

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           :	VAEntrypointEncPicture
      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:

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

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

ビデオドライバは VA-API と VDPAU の両方に対してハードウェアビデオアクセラレーションのサポートを自動的に有効化するはずですが、場合によっては手動で VA-API/VDPAU を手動で設定する必要があります。#確認 セクションを見た場合にのみ、このセクションを読み進めてください。

(他に設定が存在しない場合に使用される) デフォルトのドライバ名はシステムによって推測されます。しかし、それらはしばしばトリッキーで、機能しないこともあります。推測された値は Xorg のログファイルに出力されます。ログファイルは、Xorg が rootless の場合は ~/.local/share/xorg/Xorg.0.log、Xorg が root として実行されている場合は /var/log/Xorg.0.log です。ログファイルからある値を検索するには:

$ grep -iE 'vdpau | dri driver' xorg_のログファイル

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

この出力の場合、radeonsi が VA-API と VDPAU のデフォルトです。

ノート: GDM を使用している場合、代わりに journalctl -b --grep='vdpau | dri driver' を root として実行してください。

しかし、これは 設定 を表すものではありません。上記の値は、オーバーライドしたとしても変更されません。

VA-API の設定

LIBVA_DRIVER_NAME 環境変数 を使うことで、VA-API 用に使用するドライバをオーバーライドできます:

• 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 VDPAU の場合は vdpau を使ってください。
  • NVIDIA NVDEC の場合は nvidia を使ってください。
• AMD:
  • AMDGPU ドライバの場合は radeonsi 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/* | sort 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_DRIVER 環境変数を使うことで、VDPAU 用に使用するドライバをオーバーライドできます。

適切なドライバ名は、あなたのセットアップに依存します:

• Intel graphics 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 ドライバの場合、あなたの GPU に合わせて適切なドライババージョンを設定してください。#確認 を参照。
• オープンソースの Nouveau ドライバの場合、nouveau に設定してください。
• NVIDIA のプロプライエタリなバージョンの場合、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 環境変数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。

アプリケーションの設定

マルチメディアフレームワーク:

• FFmpeg#ハードウェアビデオアクセラレーション
• GStreamer#ハードウェアアクセラレーション

ビデオプレイヤ:

• Kodi#ヒントとテクニック
• MPlayer#ハードウェアアクセラレーション
• mpv#ハードウェアデコード
• VLC media player#ハードウェアアクセラレーションのサポート

ウェブブラウザ:

• Chromium#ハードウェアビデオアクセラレーション
• Firefox#ハードウェアビデオアクセラレーション
• GNOME Web#ハードウェアアクセラレーション

マルチメディア録画/ストリーミング:

• Open Broadcaster Software#ハードウェアアクセラレーション

トラブルシューティング

Failed to open VDPAU backend

適切なドライバを指すように VDPAU_DRIVER 変数を設定する必要があります。#VDPAU の設定 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 --gpu-context=wayland パラメータを追加することでも解決できます。

このエラーは、あなたのハードウェアに合わない VA-API ドライバをインストールした場合にも起こりえます。

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。[4]

比較一覧

VA-API ドライバ

コーデック	libva-intel-driver [5]	intel-media-driver [6]	libva-mesa-driver [7] [8]	libva-vdpau-driver (VDPAU アダプタ)	libva-nvidia-driver (NVDEC アダプタ)
デコード
MPEG-2	GMA 4500 以降	Broadwell 以降	Radeon HD 6000 以降 GeForce 8 以降1	#VDPAU ドライバ を参照	#NVIDIA ドライバのみ を参照
H.263/MPEG-4 Visual4	No	No	Radeon HD 6000 以降
VC-1	Sandy Bridge 以降	Broadwell 以降	Radeon HD 2000 以降 GeForce 9300 以降1
H.264/MPEG-4 AVC	GMA 45002, Ironlake 以降		Radeon HD 2000 以降 GeForce 8 以降1
H.265/HEVC 8bit	Cherryview/Braswell 以降	Skylake 以降	Radeon R9 Fury 以降
H.265/HEVC 10bit	Broxton 以降	Broxton/Apollo Lake 以降	Radeon 400 以降
VP8	Broadwell 以降	Broadwell 以降	No	No
VP9 8bit	Broxton 以降 Hybrid: Haswell refresh から Skylake3	Broxton/Apollo Lake 以降	Raven Ridge + Radeon RX 5000 以降	#VDPAU ドライバ を参照5
VP9 10bit & 12bit	Kaby Lake 以降	Kaby Lake 以降		No
AV1 8bit & 10bit	No	Tiger Lake 以降	Radeon RX 6600 以上/以降
エンコード
MPEG-2	Ivy Bridge 以降	Broadwell 以降 Broxton/Apollo Lake を除く	No	–	No6
H.264/MPEG-4 AVC	Sandy Bridge 以降	Broadwell 以降	Radeon HD 7000 以降
H.265/HEVC 8bit	Skylake 以降	Skylake 以降	Radeon 400 以降
H.265/HEVC 10bit	Kaby Lake 以降	Kaby Lake 以降	Raven Ridge + Radeon RX 5000 以降
VP8	Cherryview/Braswell 以降 Hybrid: Haswell から Skylake3		No
VP9 8bit	Kaby Lake 以降	Icelake 以降
VP9 10bit & 12bit	No
AV1 8bit & 10bit		Alchemist 以降	Radeon RX 7900 以上/以降

• ¹ GeForce GTX 750 まで。
• ² 代わりに libva-intel-driver-g45-h264^AUR によってサポートされています。
• ³ Hybrid VP8 エンコーダと VP9 エンコーダは intel-hybrid-codec-driver-git^AUR によってサポートされています。
• ⁴ MPEG-4 Part 2 は VAAPI の制限のためデフォルトで無効化されています。使用してみるには、VAAPI_MPEG4_ENABLED=true 環境変数を設定してください。
• ⁵ 実験的な VP9 サポートは代わりに libva-vdpau-driver-vp9-git^AUR によって提供されています。
• ⁶ NVIDIA CUDA アダプタコーデックのサポートは活発に開発中であり、これは変更される可能性があります [9]。

VDPAU ドライバ

コーデック	色深度	mesa-vdpau [10] [11]	nvidia-utils	libvdpau-va-gl (VA-API アダプタ)
デコード
MPEG-2	8bit	Radeon R600 以降 GeForce 8 以降1	GeForce 8 以降	No
H.263/MPEG-4 Visual	8bit	Radeon HD 6000 以降 GeForce 200 以降1	GeForce 200 以降
VC-1	8bit	Radeon HD 2000 以降 GeForce 9300 以降1	GeForce 8 以降2
H.264/MPEG-4 AVC	8bit	Radeon HD 2000 以降 GeForce 8 以降1	GeForce 8 以降	#VA-API ドライバ を参照
H.265/HEVC	8bit	Radeon R9 Fury 以降	GeForce 900 以降3	No
	10bit	Radeon 400 以降	No4
VP9	8bit	Raven Ridge + Radeon RX 5000 以降	GeForce 900 以降3
	10bit/12bit		No4
AV1	8bit	Radeon RX 6600 以上/以降	GeForce 30 以降5
	10bit		No4

• ¹ GeForce GTX 750 まで。
• ² GeForce 8800 Ultra、8800 GTX、8800 GTS (320/640 MB) は除く。
• ³ GeForce GTX 970 と GTX 980 は除く。
• ⁴ NVIDIA の実装は8ビットストリームまでに制限されています [12] [13]。
• ⁵ ドライババージョン 510 から [14]

NVIDIA ドライバのみ

コーデック	nvidia-utils [15]
	NVDEC	NVENC
MPEG-2	Fermi 以降1	No
VC-1
H.264/MPEG-4 AVC		Kepler 以降2
H.265/HEVC 8bit	Maxwell (GM206) 以降	Maxwell (2nd Gen) 以降
H.265/HEVC 10bit		Pascal 以降
VP8	Maxwell (2nd Gen) 以降	No
VP9 8bit	Maxwell (GM206) 以降
VP9 10bit & 12bit	Pascal 以降
AV1 8bit & 10bit	Ampere 以降3	Ada Lovelace 以降

• ¹ GM108 は除く (未サポート)
• ² GM108 と GP108 は除く (未サポート)
• ³ A100 は除く (未サポート)

アプリケーションサポート

アプリケーション	デコード			エンコード		ドキュメント
	VA-API	VDPAU	NVDEC	VA-API	NVENC
FFmpeg	Yes	Yes	Yes	Yes	Yes	FFmpeg#ハードウェアビデオアクセラレーション
GStreamer	Yes	No	Yes	Yes	Yes	GStreamer#ハードウェアアクセラレーション
Kodi	Yes	Yes	No	–	–	Kodi#ヒントとテクニック
mpv	Yes	Yes	Yes	–	–	mpv#ハードウェアデコード
VLC media player	Yes	Yes	No	–	–	VLC media player#ハードウェアアクセラレーションのサポート
MPlayer	Yes1	Yes	No	–	–	MPlayer#ハードウェアアクセラレーション
Flash	No2	Yes2	No	–	–	ブラウザプラグイン#Adobe Flash Player
Chromium	Yes	No	No	Yes	No	Chromium#ハードウェアビデオアクセラレーション
Firefox	Yes	No	No	No	No	Firefox#ハードウェアビデオアクセラレーション
GNOME/Web	GStreamer			?	?	GNOME Web#ビデオ

• ¹ VA-API サポートは代わりに mplayer-vaapi^AUR によって提供されています。
• ² VDPAU は NPAPI プラグインによってのみサポートされています。部分的な VA-API と VDPAU アクセラレーションを提供する、PPAPI プラグインから NPAPI ブラウザへの実験的なアダプタが利用できます。

翻訳ステータス: このページは en:Hardware video acceleration の翻訳バージョンです。最後の翻訳日は 2023-12-12 です。もし英語版に 変更 があれば、翻訳の同期を手伝うことができます。