目录
1.NVDIA概述
2.FFmpeg集成到GPU
3.FFmpeg uses Video Codec SDK
4.ffmpeg对NVIDIA GPU的编译步骤
4.1configure命令
4.2 make
4.3 ffmpeg测试
4.4 编解码器使用方法
4.5 程序开发使用方法
5.源码分析
5.1 h264部分
5.2h265部分
FFmpeg可通过Nvidia的GPU进行加速，其中高层接口是通过Video Codec SDK来实现GPU资源的调用。Video Codec SDK包含完整的的高性能工具、源码及文档，支持，可以运行在Windows和Linux系统之上。从软件上来说，SDK包含两类硬件加速接口，用于编码加速的NVENCODE API和用于解码加速的NVDECODE API(之前被称为NVCUVID API)。从硬件上来说，Nvidia GPU有一到多个编解码器(解码器又称硬件加速引擎)，它们独立于CUDA核。从视频格式上来说，编码支持H.264、H.265、无损压缩，位深度支持8bit、10bit，色域空间支持YUV 4:4:4和4:2:0，分辨率支持最高8K；解码支持MPEG-2、VC1、VP8、VP9、H.264、H.265、无损压缩，位深度支持8 bit、10bit、12bit，色域空间支持YUV 4:2:0，分辨率支持最高8K。Video Codec SDK已经被集成在ffmpeg工程中，但是ffmpeg对编解码器配置参数较少，如果需要充分的发挥编解码器特性，还需要直接使用SDK进行编程。
FFmpeg被许多项目使用，包括googlechrome和VLC播放器。通过配置FFmpeg将NVIDIA gpu用于视频编码和解码任务，您可以轻松地将NVIDIA硬件加速集成到这些应用程序中，GPU加速视频处理集成到最流行的开源多媒体工具中。
视频编码、解码和转码是FFmpeg最流行的应用之一。由于FFmpeg和libav社区的支持以及NVIDIA工程师的贡献，这两个工具现在都支持本机NVIDIA GPU硬件加速的视频编码和解码，通过整合NVIDIA视频编解码器SDK。
利用FFmpeg的音频编解码器、流muxing和RTP协议，FFmpeg与NVIDIA视频编解码器SDK的集成实现了高性能硬件加速的视频管道。
FFmpeg支持由NVIDIA GPU上的视频硬件加速的以下功能：
支持h.264和hevc硬件加速编码； 支持h.264, hevc, VP9, VP8, MPEG2和MPEG4的硬件加速解码；可设置跟视频编码质量相关的参数,如：preset, rate等；可使用FFmpeg中的filters进行端对端1:n编码或1：n转码视频硬件加速通道；能添加自己编写的高性能CUDA filters；同时支持Windows和Linux support；
Nvidia编码器与CPU上的x264的性能对比与质量对比如下图所示，性能以每秒钟编码帧数为参考指标，质量以PSNR为参考指标。
可看出性能方面Nvidia编码器是x264的2~5倍，质量方面对于fast stream场景来说Nvidia编码器优于x264，高质量场景来说低于x264，但没有说明是哪款Nvidia的产品，以及对比测试的x264运行平台的CPU的型号及平台能力。下图可以看出对于1080P@30fps，NVENC可支持21路的编码或9路的高质量编码。
运行make & make install
运行ffmpeg -codecs|grep nvenc 显示一下信息说明
ffmpeg version 3.0.git Copyright (c) 2000-2016 the FFmpeg developers built with gcc 5.4.0 (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.1) 20160609 configuration: --enable-version3 --enable-libfdk-aac --enable-libmp3lame --enable-libx264 --enable-nvenc --extra-cflags=-I/workspace/Video_Codec_SDK_7.1.9/Samples/common/inc --extra-ldflags=-L/workspace/Video_Codec_SDK_7.1.9/Samples/common/lib/linux/x86_64 --enable-shared --enable-gpl --enable-postproc --enable-nonfree --enable-avfilter --enable-pthreads libavutil 55. 29.100 / 55. 29.100 libavcodec 57. 54.100 / 57. 54.100 libavformat 57. 48.100 / 57. 48.100 libavdevice 57. 0.102 / 57. 0.102 libavfilter 6. 57.100 / 6. 57.100 libswscale 4. 1.100 / 4. 1.100 libswresample 2. 1.100 / 2. 1.100 libpostproc 54. 0.100 / 54. 0.100 DEV.LS h264 H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10 (encoders: libx264 libx264rgb h264_nvenc nvenc nvenc_h264 ) DEV.L. hevc H.265 / HEVC (High Efficiency Video Coding) (encoders: nvenc_hevc hevc_nvenc )其中前缀含义如下： 前缀含义 D….. = Decoding supported .E…. = Encoding supported ..V… = Video codec ..A… = Audio codec ..S… = Subtitle codec …I.. = Intra frame-only codec ….L. = Lossy compression …..S = Lossless compression
h265编码测试 (1). ffmpeg -s 1920x1080 -pix_fmt yuv420p -i BQTerrace_1920x1080_60.yuv -vcodec hevc_nvenc -r 60 -y 2_60.265 (2). ffmpeg -s 1920x1080 -pix_fmt yuv420p -i BQTerrace_1920x1080_60.yuv -vcodec hevc_nvenc -r 30 -y 2_30.265
h264编码测试 (3). ffmpeg -s 1920x1080 -pix_fmt yuv420p -i BQTerrace_1920x1080_60.yuv -vcodec h264_nvenc -r 60 -y 2_60.264 (4). ffmpeg -s 1920x1080 -pix_fmt yuv420p -i BQTerrace_1920x1080_60.yuv -vcodec h264_nvenc -r 30 -y 2_30.264
h264转h265 (5). ffmpeg -i 1_60.264 -vcodec hevc_nvenc -r 60 -y 2_60_264to265.265 (6). ffmpeg -i 1_30.264 -vcodec hevc_nvenc -r 30 -y 2_30_264to265.265
h265转h264 (7). ffmpeg -i 1_60.265 -vcodec h264_nvenc -r 60 -y 2_60_265to264.264 (8). ffmpeg -i 1_30.265 -vcodec h264_nvenc -r 30 -y 2_30_265to264.264
av_find_encoder_by_name(“h264_nvenc”); av_find_encoder_by_name(“hevc_nvenc”);
集成在ffmpeg框架内的视频编解码器需要定义一个AVCodec结构体包含（私有结构体AVClass、三个函数等）
(1). 结构体(nvenc_h264.c)
AVCodec ff_h264_nvenc_encoder = { .name = "h264_nvenc", .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC H.264 encoder"), .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, .id = AV_CODEC_ID_H264, .init = ff_nvenc_encode_init, //初始化函数 .encode2 = ff_nvenc_encode_frame, //编码函数 .close = ff_nvenc_encode_close, //关闭函数 .priv_data_size = sizeof(NvencContext), //内部数据结构，见nvenc.h .priv_class = &h264_nvenc_class, //私有结构体 .defaults = defaults, .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY, .caps_internal = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP, .pix_fmts = ff_nvenc_pix_fmts, }; static const AVClass h264_nvenc_class = { .class_name = "h264_nvenc", .item_name = av_default_item_name, .option = options, //编码器选项参数在这个AVOption结构体中 .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT, };处理函数(nvenc.c)
av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx) { NvencContext *ctx = avctx->priv_data; //读入私有结构体 ... //下面是一些nvenc的api nvenc_load_libraries nvenc_setup_device nvenc_setup_encoder nvenc_setup_surfaces nvenc_setup_extradata ... } int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, const AVFrame *frame, int *got_packet) { ... if (frame) { inSurf = get_free_frame(ctx); //来一帧 ... res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, inSurf);//编一帧 ... } } av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx) { ... //一些free和destroy的工作 }(1). 结构体(nvenc_hevc.c)
AVCodec ff_hevc_nvenc_encoder = { .name = "hevc_nvenc", .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC hevc encoder"), .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO, .id = AV_CODEC_ID_HEVC, .init = ff_nvenc_encode_init, //初始化函数 .encode2 = ff_nvenc_encode_frame, //编码函数 .close = ff_nvenc_encode_close, //关闭函数 .priv_data_size = sizeof(NvencContext), //内部数据结构，见nvenc.h .priv_class = &hevc_nvenc_class, //私有结构体 .defaults = defaults, .pix_fmts = ff_nvenc_pix_fmts, .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY, .caps_internal = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP, }; static const AVClass hevc_nvenc_class = { .class_name = "hevc_nvenc", .item_name = av_default_item_name, .option = options,//编码器选项参数在这个AVOption结构体中 .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT, };(2) 处理函数(nvenc.c) 同h264的处理函数
参考文章：
https://www.cnblogs.com/wujianming-110117/p/13235658.html
https://blog.csdn.net/liuhengxiao/article/details/105989820
https://blog.csdn.net/LeoChen1983/article/details/72742656
