前沿拓展：

顯卡硬件編碼這個(gè)概念，各位或多或少應(yīng)該都有所耳聞。最早它指的是用GPU的通用計(jì)算能力來(lái)處理視頻編碼這種計(jì)算量龐大的任務(wù)。但隨著硬件的發(fā)展，現(xiàn)在的顯卡硬件編碼已經(jīng)跟十多年前的用CUDA加速編碼不一樣了，現(xiàn)在的顯卡硬件編碼已經(jīng)指的是利用GPU集成的專(zhuān)用硬件單元進(jìn)行編碼**作，因?yàn)槭菍?zhuān)用的電路，其效率相比起用通用計(jì)算來(lái)加速要高出不少，目前AMD、Intel和NVIDIA都已經(jīng)在自家的硬件中加入了硬件編碼相關(guān)的單元，但可能大家并不清楚，本文就簡(jiǎn)單介紹一下三家的硬件編碼技術(shù)和目前的情況。

NVIDIA NVENC

第一要講的是NVIDIA的NVENC，從變革非常大的Kepler架構(gòu)開(kāi)始，NVIDIA就在GPU中加入了專(zhuān)門(mén)用于編碼視頻的硬件單元，并引入了NVENC功能。NVIDIA在每次推出新架構(gòu)的時(shí)候都會(huì)更新一下這個(gè)單元，加入一些新的特性。從Kepler開(kāi)始到Turing，NVENC單元已經(jīng)更新了六代之多了，這里羅列幾個(gè)比較重要的節(jié)點(diǎn)：

· 從第二代Maxwell，也就是GM20x芯片開(kāi)始，NVENC支持HEVC的硬編碼

· Pascal開(kāi)始，支持10-bit的HEVC硬編碼

· Turing開(kāi)始，支持HEVC的B幀，大幅減少碼率開(kāi)支

不過(guò)NVENC的支持情況相當(dāng)復(fù)雜，舉例來(lái)說(shuō)，同樣屬于Pascal家族，高端的GTX 1070/1080就可以同時(shí)處理兩條視頻流，而中端的GTX 1060就只支持一條流；再比如說(shuō)，GTX 1650這款使用小圖靈核心的顯卡的NVENC模塊實(shí)際上是Volta版本的（老黃的刀法可不僅限于GPU的規(guī)模）。對(duì)此，NVIDIA官方提供了一個(gè)非常詳細(xì)的網(wǎng)站供參考：Video Encode and Decode GPU Support Matrix，如果各位想要搞明白自己顯卡的硬件編碼能力，參照這個(gè)網(wǎng)站是肯定沒(méi)有問(wèn)題的。

NVENC只能夠編碼AVC和HEVC，但發(fā)展到現(xiàn)在，它的編碼質(zhì)量已經(jīng)非常優(yōu)秀了，這項(xiàng)功能目前的應(yīng)用還是比較廣的，像NVIDIA自家的GeForce Experience在錄屏的時(shí)候就默認(rèn)會(huì)調(diào)用NVENC。

另外，我們最近對(duì)NVENC在Premiere Pro中的表現(xiàn)進(jìn)行了測(cè)試，詳情可以參考這篇文章：NVIDIA NVENC編碼加速器測(cè)試。

Intel Quick Sync Video

Intel應(yīng)該是這三家中最早開(kāi)始搗鼓硬件編碼電路的，早在一代經(jīng)典的Sandy Bridge，也就是第二代酷睿i系列處理器上面，他們就為核顯模塊加入了Quick Sync Video特性，發(fā)展到現(xiàn)在，也是相當(dāng)成熟穩(wěn)定了。相比起NVENC只是一項(xiàng)針對(duì)視頻編碼的技術(shù)不同的是，QSV中也包含了對(duì)視頻解碼的相關(guān)支持（NV那兒解碼是NVDEC的東西），從Sandy Bridge開(kāi)始到Kaby Lake為止，QSV會(huì)隨著每一代架構(gòu)的演進(jìn)而更新，基本和核顯的代數(shù)是同步的。隨著這幾年Intel在架構(gòu)上的停滯，QSV也沒(méi)有太大的更新。不過(guò)Ice Lake和Tiger Lake上面它還是有一定程度的進(jìn)步的，比如說(shuō)Tiger Lake就將要引入針對(duì)AV1編碼的硬件解碼能力。

在硬件編碼方面，除了AVC和HEVC這兩個(gè)常用的視頻編碼之外，QSV還支持MPEG-2、MJPEG和VP8、VP9的編碼支持。它也是較早被軟件所支持的硬件視頻編解碼技術(shù)，比如Adobe Premiere Pro很早就可以利用到它。需要注意的是，要使用QSV，核顯必須處于開(kāi)啟狀態(tài)，也就是說(shuō)，目前被屏蔽掉核顯的F后綴處理器無(wú)法使用它。

AMD Video Core Next

在高清時(shí)代剛剛拉開(kāi)帷幕的時(shí)候，AMD或者說(shuō)，ATI針對(duì)硬解高清視頻搞出的UVD技術(shù)可以說(shuō)是相當(dāng)?shù)捏@艷，不過(guò)在編碼方面，他們就落后了一些。

AMD最早在初代GCN架構(gòu)的顯卡中引入了Video Coding Engine技術(shù)，初始版本只支持YUV420的AVC編碼，且不支持B幀。從VCE 3.0版本開(kāi)始支持HEVC的編碼。VCE的最后一個(gè)版本是Vega20 GPU中應(yīng)用的VCE 4.1，在基于RDNA架構(gòu)的Navi芯片上面，它被Video Core Next所取代了。

Video Core Next首次出現(xiàn)是在18年發(fā)布的Raven Ridge系列APU上面，它取代掉了原本的VCE和UVD，是一套新的視頻編解碼解決方案。隨后在Navi 1x系列芯片中，集成了VCN 2.0，但特性較1.0沒(méi)有變化，Renoir APU上面集成了VCN 2.1，未來(lái)的Navi 2x系GPU將集成VCN 3.0。

如何使用硬件編碼技術(shù)？

早幾年軟件廠商并不重視利用硬件編碼技術(shù)，不過(guò)如今的PC平臺(tái)硬件或多或少會(huì)支持一種硬件編碼技術(shù)，如果沒(méi)法利用的話也算是一種浪費(fèi)。像是OBS這個(gè)常用的錄屏軟件就支持以上這三項(xiàng)硬件編碼技術(shù)，在檢測(cè)到系統(tǒng)硬件支持之后會(huì)自動(dòng)在編碼器選項(xiàng)中提供對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)；而像Adobe這樣在軟件優(yōu)化方面不太上心的公司也在Premiere Pro 14.2版本中加入了對(duì)NVENC和AMF（A**anced Media Framework，AMD的多媒體處理框架，可調(diào)用硬件編碼）的支持。

如果想單獨(dú)調(diào)用GPU硬件編碼模塊去壓視頻，自己又有一定動(dòng)手能力的，可以了解一下日本大神rigaya寫(xiě)的NVEnc、VCEEnc和QSVEnc這三款軟件，現(xiàn)在的FFmpeg中也整合了QSV和NVENC，各大FFmpeg的圖形化前端應(yīng)該也做了相應(yīng)的支持。

順帶一提的是，利用專(zhuān)用單元對(duì)視頻進(jìn)行編解碼**作并不是顯卡或者說(shuō)PC硬件的專(zhuān)利，幾大移動(dòng)SoC廠商早已在旗下的產(chǎn)品中加入了相關(guān)的單元，像蘋(píng)果，從A10開(kāi)始，就在SoC中集成了HEVC編碼單元，未來(lái)給Mac用的自研SoC中肯定也會(huì)有相關(guān)的單元。

總的來(lái)說(shuō)，硬件編碼技術(shù)已經(jīng)普及，并可堪一用。

附贈(zèng)：硬件編碼技術(shù)質(zhì)量如何？

如果在早幾年用過(guò)硬件編碼的朋友可能會(huì)覺(jué)得，硬件編碼的質(zhì)量較差，但實(shí)際上這個(gè)觀念放到今天已經(jīng)有點(diǎn)不正確了。NVIDIA在最近幾代的NVENC中著重改良了它的質(zhì)量表現(xiàn)。之前NVIDIA官方已經(jīng)提供了他們的測(cè)試，我在業(yè)余用他們的參數(shù)跑了一下 ，并使用Netflix開(kāi)源的客觀視頻質(zhì)量對(duì)比框架vmaf對(duì)壓制后的視頻進(jìn)行評(píng)價(jià)。這里使用的源視頻片段是《你的名字》開(kāi)場(chǎng)不久后的那段“MV”，源視頻是從藍(lán)光原盤(pán)文件中切取獲得。

參數(shù)的話，NVENC組使用的是-c:v h264_nvenc -preset medium -b:v BITRATE -bufsize BITRATE*2 -profile:v high -bf 3 -b_ref_mode 2 -rc-lookahead 20，libx264組使用的是-c:v libx264 -preset medium -b:v BITRATE -bufsize BITRATE*2 -profile:v high，這兩組參數(shù)均參考自官方Blog文章。碼率范圍這邊選擇的比官方文章中的更廣，從2Mbps到20Mbps，2~10Mbps段以1Mbps為間隔，10Mbps以上則以2Mbps為間隔，最終測(cè)試得到的碼率-vmaf分?jǐn)?shù)圖線如下：

可以看到，Turin**段在中低碼率段較Pascal有明顯的提升，在這個(gè)參數(shù)下，兩個(gè)由NVENC編碼得到的片段在絕大部分情況下畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)均好于libx264的。不過(guò)這里需要指出的是，官方采用的編碼參數(shù)對(duì)x264是不利的，實(shí)際情況中，壓制組會(huì)使用更為復(fù)雜的控制參數(shù)來(lái)達(dá)到一個(gè)碼率-畫(huà)質(zhì)的平衡。不過(guò)對(duì)于簡(jiǎn)單的編碼，NVENC確實(shí)贏了。

拓展知識(shí)：

前沿拓展：

顯卡硬件編碼這個(gè)概念，各位或多或少應(yīng)該都有所耳聞。最早它指的是用GPU的通用計(jì)算能力來(lái)處理視頻編碼這種計(jì)算量龐大的任務(wù)。但隨著硬件的發(fā)展，現(xiàn)在的顯卡硬件編碼已經(jīng)跟十多年前的用CUDA加速編碼不一樣了，現(xiàn)在的顯卡硬件編碼已經(jīng)指的是利用GPU集成的專(zhuān)用硬件單元進(jìn)行編碼**作，因?yàn)槭菍?zhuān)用的電路，其效率相比起用通用計(jì)算來(lái)加速要高出不少，目前AMD、Intel和NVIDIA都已經(jīng)在自家的硬件中加入了硬件編碼相關(guān)的單元，但可能大家并不清楚，本文就簡(jiǎn)單介紹一下三家的硬件編碼技術(shù)和目前的情況。

NVIDIA NVENC

第一要講的是NVIDIA的NVENC，從變革非常大的Kepler架構(gòu)開(kāi)始，NVIDIA就在GPU中加入了專(zhuān)門(mén)用于編碼視頻的硬件單元，并引入了NVENC功能。NVIDIA在每次推出新架構(gòu)的時(shí)候都會(huì)更新一下這個(gè)單元，加入一些新的特性。從Kepler開(kāi)始到Turing，NVENC單元已經(jīng)更新了六代之多了，這里羅列幾個(gè)比較重要的節(jié)點(diǎn)：

· 從第二代Maxwell，也就是GM20x芯片開(kāi)始，NVENC支持HEVC的硬編碼

· Pascal開(kāi)始，支持10-bit的HEVC硬編碼

· Turing開(kāi)始，支持HEVC的B幀，大幅減少碼率開(kāi)支

不過(guò)NVENC的支持情況相當(dāng)復(fù)雜，舉例來(lái)說(shuō)，同樣屬于Pascal家族，高端的GTX 1070/1080就可以同時(shí)處理兩條視頻流，而中端的GTX 1060就只支持一條流；再比如說(shuō)，GTX 1650這款使用小圖靈核心的顯卡的NVENC模塊實(shí)際上是Volta版本的（老黃的刀法可不僅限于GPU的規(guī)模）。對(duì)此，NVIDIA官方提供了一個(gè)非常詳細(xì)的網(wǎng)站供參考：Video Encode and Decode GPU Support Matrix，如果各位想要搞明白自己顯卡的硬件編碼能力，參照這個(gè)網(wǎng)站是肯定沒(méi)有問(wèn)題的。

NVENC只能夠編碼AVC和HEVC，但發(fā)展到現(xiàn)在，它的編碼質(zhì)量已經(jīng)非常優(yōu)秀了，這項(xiàng)功能目前的應(yīng)用還是比較廣的，像NVIDIA自家的GeForce Experience在錄屏的時(shí)候就默認(rèn)會(huì)調(diào)用NVENC。

另外，我們最近對(duì)NVENC在Premiere Pro中的表現(xiàn)進(jìn)行了測(cè)試，詳情可以參考這篇文章：NVIDIA NVENC編碼加速器測(cè)試。

Intel Quick Sync Video

Intel應(yīng)該是這三家中最早開(kāi)始搗鼓硬件編碼電路的，早在一代經(jīng)典的Sandy Bridge，也就是第二代酷睿i系列處理器上面，他們就為核顯模塊加入了Quick Sync Video特性，發(fā)展到現(xiàn)在，也是相當(dāng)成熟穩(wěn)定了。相比起NVENC只是一項(xiàng)針對(duì)視頻編碼的技術(shù)不同的是，QSV中也包含了對(duì)視頻解碼的相關(guān)支持（NV那兒解碼是NVDEC的東西），從Sandy Bridge開(kāi)始到Kaby Lake為止，QSV會(huì)隨著每一代架構(gòu)的演進(jìn)而更新，基本和核顯的代數(shù)是同步的。隨著這幾年Intel在架構(gòu)上的停滯，QSV也沒(méi)有太大的更新。不過(guò)Ice Lake和Tiger Lake上面它還是有一定程度的進(jìn)步的，比如說(shuō)Tiger Lake就將要引入針對(duì)AV1編碼的硬件解碼能力。

在硬件編碼方面，除了AVC和HEVC這兩個(gè)常用的視頻編碼之外，QSV還支持MPEG-2、MJPEG和VP8、VP9的編碼支持。它也是較早被軟件所支持的硬件視頻編解碼技術(shù)，比如Adobe Premiere Pro很早就可以利用到它。需要注意的是，要使用QSV，核顯必須處于開(kāi)啟狀態(tài)，也就是說(shuō)，目前被屏蔽掉核顯的F后綴處理器無(wú)法使用它。

AMD Video Core Next

在高清時(shí)代剛剛拉開(kāi)帷幕的時(shí)候，AMD或者說(shuō)，ATI針對(duì)硬解高清視頻搞出的UVD技術(shù)可以說(shuō)是相當(dāng)?shù)捏@艷，不過(guò)在編碼方面，他們就落后了一些。

AMD最早在初代GCN架構(gòu)的顯卡中引入了Video Coding Engine技術(shù)，初始版本只支持YUV420的AVC編碼，且不支持B幀。從VCE 3.0版本開(kāi)始支持HEVC的編碼。VCE的最后一個(gè)版本是Vega20 GPU中應(yīng)用的VCE 4.1，在基于RDNA架構(gòu)的Navi芯片上面，它被Video Core Next所取代了。

Video Core Next首次出現(xiàn)是在18年發(fā)布的Raven Ridge系列APU上面，它取代掉了原本的VCE和UVD，是一套新的視頻編解碼解決方案。隨后在Navi 1x系列芯片中，集成了VCN 2.0，但特性較1.0沒(méi)有變化，Renoir APU上面集成了VCN 2.1，未來(lái)的Navi 2x系GPU將集成VCN 3.0。

如何使用硬件編碼技術(shù)？

早幾年軟件廠商并不重視利用硬件編碼技術(shù)，不過(guò)如今的PC平臺(tái)硬件或多或少會(huì)支持一種硬件編碼技術(shù)，如果沒(méi)法利用的話也算是一種浪費(fèi)。像是OBS這個(gè)常用的錄屏軟件就支持以上這三項(xiàng)硬件編碼技術(shù)，在檢測(cè)到系統(tǒng)硬件支持之后會(huì)自動(dòng)在編碼器選項(xiàng)中提供對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)；而像Adobe這樣在軟件優(yōu)化方面不太上心的公司也在Premiere Pro 14.2版本中加入了對(duì)NVENC和AMF（A**anced Media Framework，AMD的多媒體處理框架，可調(diào)用硬件編碼）的支持。

如果想單獨(dú)調(diào)用GPU硬件編碼模塊去壓視頻，自己又有一定動(dòng)手能力的，可以了解一下日本大神rigaya寫(xiě)的NVEnc、VCEEnc和QSVEnc這三款軟件，現(xiàn)在的FFmpeg中也整合了QSV和NVENC，各大FFmpeg的圖形化前端應(yīng)該也做了相應(yīng)的支持。

順帶一提的是，利用專(zhuān)用單元對(duì)視頻進(jìn)行編解碼**作并不是顯卡或者說(shuō)PC硬件的專(zhuān)利，幾大移動(dòng)SoC廠商早已在旗下的產(chǎn)品中加入了相關(guān)的單元，像蘋(píng)果，從A10開(kāi)始，就在SoC中集成了HEVC編碼單元，未來(lái)給Mac用的自研SoC中肯定也會(huì)有相關(guān)的單元。

總的來(lái)說(shuō)，硬件編碼技術(shù)已經(jīng)普及，并可堪一用。

附贈(zèng)：硬件編碼技術(shù)質(zhì)量如何？

如果在早幾年用過(guò)硬件編碼的朋友可能會(huì)覺(jué)得，硬件編碼的質(zhì)量較差，但實(shí)際上這個(gè)觀念放到今天已經(jīng)有點(diǎn)不正確了。NVIDIA在最近幾代的NVENC中著重改良了它的質(zhì)量表現(xiàn)。之前NVIDIA官方已經(jīng)提供了他們的測(cè)試，我在業(yè)余用他們的參數(shù)跑了一下 ，并使用Netflix開(kāi)源的客觀視頻質(zhì)量對(duì)比框架vmaf對(duì)壓制后的視頻進(jìn)行評(píng)價(jià)。這里使用的源視頻片段是《你的名字》開(kāi)場(chǎng)不久后的那段“MV”，源視頻是從藍(lán)光原盤(pán)文件中切取獲得。

參數(shù)的話，NVENC組使用的是-c:v h264_nvenc -preset medium -b:v BITRATE -bufsize BITRATE*2 -profile:v high -bf 3 -b_ref_mode 2 -rc-lookahead 20，libx264組使用的是-c:v libx264 -preset medium -b:v BITRATE -bufsize BITRATE*2 -profile:v high，這兩組參數(shù)均參考自官方Blog文章。碼率范圍這邊選擇的比官方文章中的更廣，從2Mbps到20Mbps，2~10Mbps段以1Mbps為間隔，10Mbps以上則以2Mbps為間隔，最終測(cè)試得到的碼率-vmaf分?jǐn)?shù)圖線如下：

可以看到，Turin**段在中低碼率段較Pascal有明顯的提升，在這個(gè)參數(shù)下，兩個(gè)由NVENC編碼得到的片段在絕大部分情況下畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)均好于libx264的。不過(guò)這里需要指出的是，官方采用的編碼參數(shù)對(duì)x264是不利的，實(shí)際情況中，壓制組會(huì)使用更為復(fù)雜的控制參數(shù)來(lái)達(dá)到一個(gè)碼率-畫(huà)質(zhì)的平衡。不過(guò)對(duì)于簡(jiǎn)單的編碼，NVENC確實(shí)贏了。

拓展知識(shí)：

前沿拓展：

顯卡硬件編碼這個(gè)概念，各位或多或少應(yīng)該都有所耳聞。最早它指的是用GPU的通用計(jì)算能力來(lái)處理視頻編碼這種計(jì)算量龐大的任務(wù)。但隨著硬件的發(fā)展，現(xiàn)在的顯卡硬件編碼已經(jīng)跟十多年前的用CUDA加速編碼不一樣了，現(xiàn)在的顯卡硬件編碼已經(jīng)指的是利用GPU集成的專(zhuān)用硬件單元進(jìn)行編碼**作，因?yàn)槭菍?zhuān)用的電路，其效率相比起用通用計(jì)算來(lái)加速要高出不少，目前AMD、Intel和NVIDIA都已經(jīng)在自家的硬件中加入了硬件編碼相關(guān)的單元，但可能大家并不清楚，本文就簡(jiǎn)單介紹一下三家的硬件編碼技術(shù)和目前的情況。

NVIDIA NVENC

第一要講的是NVIDIA的NVENC，從變革非常大的Kepler架構(gòu)開(kāi)始，NVIDIA就在GPU中加入了專(zhuān)門(mén)用于編碼視頻的硬件單元，并引入了NVENC功能。NVIDIA在每次推出新架構(gòu)的時(shí)候都會(huì)更新一下這個(gè)單元，加入一些新的特性。從Kepler開(kāi)始到Turing，NVENC單元已經(jīng)更新了六代之多了，這里羅列幾個(gè)比較重要的節(jié)點(diǎn)：

· 從第二代Maxwell，也就是GM20x芯片開(kāi)始，NVENC支持HEVC的硬編碼

· Pascal開(kāi)始，支持10-bit的HEVC硬編碼

· Turing開(kāi)始，支持HEVC的B幀，大幅減少碼率開(kāi)支

不過(guò)NVENC的支持情況相當(dāng)復(fù)雜，舉例來(lái)說(shuō)，同樣屬于Pascal家族，高端的GTX 1070/1080就可以同時(shí)處理兩條視頻流，而中端的GTX 1060就只支持一條流；再比如說(shuō)，GTX 1650這款使用小圖靈核心的顯卡的NVENC模塊實(shí)際上是Volta版本的（老黃的刀法可不僅限于GPU的規(guī)模）。對(duì)此，NVIDIA官方提供了一個(gè)非常詳細(xì)的網(wǎng)站供參考：Video Encode and Decode GPU Support Matrix，如果各位想要搞明白自己顯卡的硬件編碼能力，參照這個(gè)網(wǎng)站是肯定沒(méi)有問(wèn)題的。

NVENC只能夠編碼AVC和HEVC，但發(fā)展到現(xiàn)在，它的編碼質(zhì)量已經(jīng)非常優(yōu)秀了，這項(xiàng)功能目前的應(yīng)用還是比較廣的，像NVIDIA自家的GeForce Experience在錄屏的時(shí)候就默認(rèn)會(huì)調(diào)用NVENC。

另外，我們最近對(duì)NVENC在Premiere Pro中的表現(xiàn)進(jìn)行了測(cè)試，詳情可以參考這篇文章：NVIDIA NVENC編碼加速器測(cè)試。

Intel Quick Sync Video

Intel應(yīng)該是這三家中最早開(kāi)始搗鼓硬件編碼電路的，早在一代經(jīng)典的Sandy Bridge，也就是第二代酷睿i系列處理器上面，他們就為核顯模塊加入了Quick Sync Video特性，發(fā)展到現(xiàn)在，也是相當(dāng)成熟穩(wěn)定了。相比起NVENC只是一項(xiàng)針對(duì)視頻編碼的技術(shù)不同的是，QSV中也包含了對(duì)視頻解碼的相關(guān)支持（NV那兒解碼是NVDEC的東西），從Sandy Bridge開(kāi)始到Kaby Lake為止，QSV會(huì)隨著每一代架構(gòu)的演進(jìn)而更新，基本和核顯的代數(shù)是同步的。隨著這幾年Intel在架構(gòu)上的停滯，QSV也沒(méi)有太大的更新。不過(guò)Ice Lake和Tiger Lake上面它還是有一定程度的進(jìn)步的，比如說(shuō)Tiger Lake就將要引入針對(duì)AV1編碼的硬件解碼能力。

在硬件編碼方面，除了AVC和HEVC這兩個(gè)常用的視頻編碼之外，QSV還支持MPEG-2、MJPEG和VP8、VP9的編碼支持。它也是較早被軟件所支持的硬件視頻編解碼技術(shù)，比如Adobe Premiere Pro很早就可以利用到它。需要注意的是，要使用QSV，核顯必須處于開(kāi)啟狀態(tài)，也就是說(shuō)，目前被屏蔽掉核顯的F后綴處理器無(wú)法使用它。

AMD Video Core Next

在高清時(shí)代剛剛拉開(kāi)帷幕的時(shí)候，AMD或者說(shuō)，ATI針對(duì)硬解高清視頻搞出的UVD技術(shù)可以說(shuō)是相當(dāng)?shù)捏@艷，不過(guò)在編碼方面，他們就落后了一些。

AMD最早在初代GCN架構(gòu)的顯卡中引入了Video Coding Engine技術(shù)，初始版本只支持YUV420的AVC編碼，且不支持B幀。從VCE 3.0版本開(kāi)始支持HEVC的編碼。VCE的最后一個(gè)版本是Vega20 GPU中應(yīng)用的VCE 4.1，在基于RDNA架構(gòu)的Navi芯片上面，它被Video Core Next所取代了。

Video Core Next首次出現(xiàn)是在18年發(fā)布的Raven Ridge系列APU上面，它取代掉了原本的VCE和UVD，是一套新的視頻編解碼解決方案。隨后在Navi 1x系列芯片中，集成了VCN 2.0，但特性較1.0沒(méi)有變化，Renoir APU上面集成了VCN 2.1，未來(lái)的Navi 2x系GPU將集成VCN 3.0。

如何使用硬件編碼技術(shù)？

早幾年軟件廠商并不重視利用硬件編碼技術(shù)，不過(guò)如今的PC平臺(tái)硬件或多或少會(huì)支持一種硬件編碼技術(shù)，如果沒(méi)法利用的話也算是一種浪費(fèi)。像是OBS這個(gè)常用的錄屏軟件就支持以上這三項(xiàng)硬件編碼技術(shù)，在檢測(cè)到系統(tǒng)硬件支持之后會(huì)自動(dòng)在編碼器選項(xiàng)中提供對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)；而像Adobe這樣在軟件優(yōu)化方面不太上心的公司也在Premiere Pro 14.2版本中加入了對(duì)NVENC和AMF（A**anced Media Framework，AMD的多媒體處理框架，可調(diào)用硬件編碼）的支持。

如果想單獨(dú)調(diào)用GPU硬件編碼模塊去壓視頻，自己又有一定動(dòng)手能力的，可以了解一下日本大神rigaya寫(xiě)的NVEnc、VCEEnc和QSVEnc這三款軟件，現(xiàn)在的FFmpeg中也整合了QSV和NVENC，各大FFmpeg的圖形化前端應(yīng)該也做了相應(yīng)的支持。

順帶一提的是，利用專(zhuān)用單元對(duì)視頻進(jìn)行編解碼**作并不是顯卡或者說(shuō)PC硬件的專(zhuān)利，幾大移動(dòng)SoC廠商早已在旗下的產(chǎn)品中加入了相關(guān)的單元，像蘋(píng)果，從A10開(kāi)始，就在SoC中集成了HEVC編碼單元，未來(lái)給Mac用的自研SoC中肯定也會(huì)有相關(guān)的單元。

總的來(lái)說(shuō)，硬件編碼技術(shù)已經(jīng)普及，并可堪一用。

附贈(zèng)：硬件編碼技術(shù)質(zhì)量如何？

如果在早幾年用過(guò)硬件編碼的朋友可能會(huì)覺(jué)得，硬件編碼的質(zhì)量較差，但實(shí)際上這個(gè)觀念放到今天已經(jīng)有點(diǎn)不正確了。NVIDIA在最近幾代的NVENC中著重改良了它的質(zhì)量表現(xiàn)。之前NVIDIA官方已經(jīng)提供了他們的測(cè)試，我在業(yè)余用他們的參數(shù)跑了一下 ，并使用Netflix開(kāi)源的客觀視頻質(zhì)量對(duì)比框架vmaf對(duì)壓制后的視頻進(jìn)行評(píng)價(jià)。這里使用的源視頻片段是《你的名字》開(kāi)場(chǎng)不久后的那段“MV”，源視頻是從藍(lán)光原盤(pán)文件中切取獲得。

參數(shù)的話，NVENC組使用的是-c:v h264_nvenc -preset medium -b:v BITRATE -bufsize BITRATE*2 -profile:v high -bf 3 -b_ref_mode 2 -rc-lookahead 20，libx264組使用的是-c:v libx264 -preset medium -b:v BITRATE -bufsize BITRATE*2 -profile:v high，這兩組參數(shù)均參考自官方Blog文章。碼率范圍這邊選擇的比官方文章中的更廣，從2Mbps到20Mbps，2~10Mbps段以1Mbps為間隔，10Mbps以上則以2Mbps為間隔，最終測(cè)試得到的碼率-vmaf分?jǐn)?shù)圖線如下：

可以看到，Turin**段在中低碼率段較Pascal有明顯的提升，在這個(gè)參數(shù)下，兩個(gè)由NVENC編碼得到的片段在絕大部分情況下畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)均好于libx264的。不過(guò)這里需要指出的是，官方采用的編碼參數(shù)對(duì)x264是不利的，實(shí)際情況中，壓制組會(huì)使用更為復(fù)雜的控制參數(shù)來(lái)達(dá)到一個(gè)碼率-畫(huà)質(zhì)的平衡。不過(guò)對(duì)于簡(jiǎn)單的編碼，NVENC確實(shí)贏了。

拓展知識(shí)：

前沿拓展：

顯卡硬件編碼這個(gè)概念，各位或多或少應(yīng)該都有所耳聞。最早它指的是用GPU的通用計(jì)算能力來(lái)處理視頻編碼這種計(jì)算量龐大的任務(wù)。但隨著硬件的發(fā)展，現(xiàn)在的顯卡硬件編碼已經(jīng)跟十多年前的用CUDA加速編碼不一樣了，現(xiàn)在的顯卡硬件編碼已經(jīng)指的是利用GPU集成的專(zhuān)用硬件單元進(jìn)行編碼**作，因?yàn)槭菍?zhuān)用的電路，其效率相比起用通用計(jì)算來(lái)加速要高出不少，目前AMD、Intel和NVIDIA都已經(jīng)在自家的硬件中加入了硬件編碼相關(guān)的單元，但可能大家并不清楚，本文就簡(jiǎn)單介紹一下三家的硬件編碼技術(shù)和目前的情況。

NVIDIA NVENC

第一要講的是NVIDIA的NVENC，從變革非常大的Kepler架構(gòu)開(kāi)始，NVIDIA就在GPU中加入了專(zhuān)門(mén)用于編碼視頻的硬件單元，并引入了NVENC功能。NVIDIA在每次推出新架構(gòu)的時(shí)候都會(huì)更新一下這個(gè)單元，加入一些新的特性。從Kepler開(kāi)始到Turing，NVENC單元已經(jīng)更新了六代之多了，這里羅列幾個(gè)比較重要的節(jié)點(diǎn)：

· 從第二代Maxwell，也就是GM20x芯片開(kāi)始，NVENC支持HEVC的硬編碼

· Pascal開(kāi)始，支持10-bit的HEVC硬編碼

· Turing開(kāi)始，支持HEVC的B幀，大幅減少碼率開(kāi)支

不過(guò)NVENC的支持情況相當(dāng)復(fù)雜，舉例來(lái)說(shuō)，同樣屬于Pascal家族，高端的GTX 1070/1080就可以同時(shí)處理兩條視頻流，而中端的GTX 1060就只支持一條流；再比如說(shuō)，GTX 1650這款使用小圖靈核心的顯卡的NVENC模塊實(shí)際上是Volta版本的（老黃的刀法可不僅限于GPU的規(guī)模）。對(duì)此，NVIDIA官方提供了一個(gè)非常詳細(xì)的網(wǎng)站供參考：Video Encode and Decode GPU Support Matrix，如果各位想要搞明白自己顯卡的硬件編碼能力，參照這個(gè)網(wǎng)站是肯定沒(méi)有問(wèn)題的。

NVENC只能夠編碼AVC和HEVC，但發(fā)展到現(xiàn)在，它的編碼質(zhì)量已經(jīng)非常優(yōu)秀了，這項(xiàng)功能目前的應(yīng)用還是比較廣的，像NVIDIA自家的GeForce Experience在錄屏的時(shí)候就默認(rèn)會(huì)調(diào)用NVENC。

另外，我們最近對(duì)NVENC在Premiere Pro中的表現(xiàn)進(jìn)行了測(cè)試，詳情可以參考這篇文章：NVIDIA NVENC編碼加速器測(cè)試。

Intel Quick Sync Video

Intel應(yīng)該是這三家中最早開(kāi)始搗鼓硬件編碼電路的，早在一代經(jīng)典的Sandy Bridge，也就是第二代酷睿i系列處理器上面，他們就為核顯模塊加入了Quick Sync Video特性，發(fā)展到現(xiàn)在，也是相當(dāng)成熟穩(wěn)定了。相比起NVENC只是一項(xiàng)針對(duì)視頻編碼的技術(shù)不同的是，QSV中也包含了對(duì)視頻解碼的相關(guān)支持（NV那兒解碼是NVDEC的東西），從Sandy Bridge開(kāi)始到Kaby Lake為止，QSV會(huì)隨著每一代架構(gòu)的演進(jìn)而更新，基本和核顯的代數(shù)是同步的。隨著這幾年Intel在架構(gòu)上的停滯，QSV也沒(méi)有太大的更新。不過(guò)Ice Lake和Tiger Lake上面它還是有一定程度的進(jìn)步的，比如說(shuō)Tiger Lake就將要引入針對(duì)AV1編碼的硬件解碼能力。

在硬件編碼方面，除了AVC和HEVC這兩個(gè)常用的視頻編碼之外，QSV還支持MPEG-2、MJPEG和VP8、VP9的編碼支持。它也是較早被軟件所支持的硬件視頻編解碼技術(shù)，比如Adobe Premiere Pro很早就可以利用到它。需要注意的是，要使用QSV，核顯必須處于開(kāi)啟狀態(tài)，也就是說(shuō)，目前被屏蔽掉核顯的F后綴處理器無(wú)法使用它。

AMD Video Core Next

在高清時(shí)代剛剛拉開(kāi)帷幕的時(shí)候，AMD或者說(shuō)，ATI針對(duì)硬解高清視頻搞出的UVD技術(shù)可以說(shuō)是相當(dāng)?shù)捏@艷，不過(guò)在編碼方面，他們就落后了一些。

AMD最早在初代GCN架構(gòu)的顯卡中引入了Video Coding Engine技術(shù)，初始版本只支持YUV420的AVC編碼，且不支持B幀。從VCE 3.0版本開(kāi)始支持HEVC的編碼。VCE的最后一個(gè)版本是Vega20 GPU中應(yīng)用的VCE 4.1，在基于RDNA架構(gòu)的Navi芯片上面，它被Video Core Next所取代了。

Video Core Next首次出現(xiàn)是在18年發(fā)布的Raven Ridge系列APU上面，它取代掉了原本的VCE和UVD，是一套新的視頻編解碼解決方案。隨后在Navi 1x系列芯片中，集成了VCN 2.0，但特性較1.0沒(méi)有變化，Renoir APU上面集成了VCN 2.1，未來(lái)的Navi 2x系GPU將集成VCN 3.0。

如何使用硬件編碼技術(shù)？

早幾年軟件廠商并不重視利用硬件編碼技術(shù)，不過(guò)如今的PC平臺(tái)硬件或多或少會(huì)支持一種硬件編碼技術(shù)，如果沒(méi)法利用的話也算是一種浪費(fèi)。像是OBS這個(gè)常用的錄屏軟件就支持以上這三項(xiàng)硬件編碼技術(shù)，在檢測(cè)到系統(tǒng)硬件支持之后會(huì)自動(dòng)在編碼器選項(xiàng)中提供對(duì)應(yīng)的選項(xiàng)；而像Adobe這樣在軟件優(yōu)化方面不太上心的公司也在Premiere Pro 14.2版本中加入了對(duì)NVENC和AMF（A**anced Media Framework，AMD的多媒體處理框架，可調(diào)用硬件編碼）的支持。

如果想單獨(dú)調(diào)用GPU硬件編碼模塊去壓視頻，自己又有一定動(dòng)手能力的，可以了解一下日本大神rigaya寫(xiě)的NVEnc、VCEEnc和QSVEnc這三款軟件，現(xiàn)在的FFmpeg中也整合了QSV和NVENC，各大FFmpeg的圖形化前端應(yīng)該也做了相應(yīng)的支持。

順帶一提的是，利用專(zhuān)用單元對(duì)視頻進(jìn)行編解碼**作并不是顯卡或者說(shuō)PC硬件的專(zhuān)利，幾大移動(dòng)SoC廠商早已在旗下的產(chǎn)品中加入了相關(guān)的單元，像蘋(píng)果，從A10開(kāi)始，就在SoC中集成了HEVC編碼單元，未來(lái)給Mac用的自研SoC中肯定也會(huì)有相關(guān)的單元。

總的來(lái)說(shuō)，硬件編碼技術(shù)已經(jīng)普及，并可堪一用。

附贈(zèng)：硬件編碼技術(shù)質(zhì)量如何？

如果在早幾年用過(guò)硬件編碼的朋友可能會(huì)覺(jué)得，硬件編碼的質(zhì)量較差，但實(shí)際上這個(gè)觀念放到今天已經(jīng)有點(diǎn)不正確了。NVIDIA在最近幾代的NVENC中著重改良了它的質(zhì)量表現(xiàn)。之前NVIDIA官方已經(jīng)提供了他們的測(cè)試，我在業(yè)余用他們的參數(shù)跑了一下 ，并使用Netflix開(kāi)源的客觀視頻質(zhì)量對(duì)比框架vmaf對(duì)壓制后的視頻進(jìn)行評(píng)價(jià)。這里使用的源視頻片段是《你的名字》開(kāi)場(chǎng)不久后的那段“MV”，源視頻是從藍(lán)光原盤(pán)文件中切取獲得。

參數(shù)的話，NVENC組使用的是-c:v h264_nvenc -preset medium -b:v BITRATE -bufsize BITRATE*2 -profile:v high -bf 3 -b_ref_mode 2 -rc-lookahead 20，libx264組使用的是-c:v libx264 -preset medium -b:v BITRATE -bufsize BITRATE*2 -profile:v high，這兩組參數(shù)均參考自官方Blog文章。碼率范圍這邊選擇的比官方文章中的更廣，從2Mbps到20Mbps，2~10Mbps段以1Mbps為間隔，10Mbps以上則以2Mbps為間隔，最終測(cè)試得到的碼率-vmaf分?jǐn)?shù)圖線如下：

可以看到，Turin**段在中低碼率段較Pascal有明顯的提升，在這個(gè)參數(shù)下，兩個(gè)由NVENC編碼得到的片段在絕大部分情況下畫(huà)質(zhì)表現(xiàn)均好于libx264的。不過(guò)這里需要指出的是，官方采用的編碼參數(shù)對(duì)x264是不利的，實(shí)際情況中，壓制組會(huì)使用更為復(fù)雜的控制參數(shù)來(lái)達(dá)到一個(gè)碼率-畫(huà)質(zhì)的平衡。不過(guò)對(duì)于簡(jiǎn)單的編碼，NVENC確實(shí)贏了。

拓展知識(shí)：