さくらのアドベントカレンダー2022 20日目の記事です。
どうも、さくらインターネット やまけんです。
2日目で さくらのクラウドでUniFi Network Applicationを動かす
こちらの紹介をしましたが、今度はGPUでのハードウェアエンコードのお話です。
GPUでのハードウェアエンコードの話は、2018年にnvidiaのNVENCを使うお話を。
2021年にはハードウェアエンコードでの品質比較の話をさせていただきました。
今回は、今年発売されたIntelのGPU Intel Arcを使ったハードウェアエンコード環境作成のお話をさせていただきます。
はじめに
intelは今年に入り20数年ぶりに単体GPUカード市場に再参入しました。
とはいえ、再参入と言っても、過去に出したGPUカードはIntel740という製品で、このカードは当時スペック詐欺と言われ全く売れず、その後のi810チップセットの内蔵グラフィックや、CPU内蔵グラフィックという形で単体GPUではなく、お世辞にも性能が高いわけでもなく、表示ができる程度のものがずっと続いていました。
ちなみに黒歴史化してるらしく、アスキーの記事にされています。
一応当時を知る身から一言だけ言わせてもらうと、intelはDirect Memory Executionという、当時としては画期的かつ今のグラボにも応用されている先進機能を搭載したあたりは評価されるべきだし、本当はRDRAMが廉価で提供できれば、この機能を最大限活用できただろうが、そうはならなかったと言うところ。
そんなintelは細々とCPUにiGPUというのを長く続けており、ハードウェアデコーダやエンコーダを搭載し、ゲームをするには心細いが、最低限の機能は兼ね備えています。
昨年の記事でも変換速度はNVEncには敵わないものの、品質についてはNVEncよりも高いものとなっており、バランスのとれたものでありました。
ここに来て、新たに発売されたIntel Arcシリーズは新たにAV1のハードウェアエンコーダをGPUとして初搭載したり（現在はNVIDIA Ada Lovelace世代でも搭載しました)と少し先進的な取り組みをしています。
そんな新しいGPUのハードウェアエンコーダ性能を検証しようと言う内容です。
必須環境
Intel Arcが載っている Ubuntu 22.04 x86_64 マシン
→DC向けのFlexでも同様の状況になります。
今回はArc A380を使ったASRockの Intel Arc A380 Challenger ITX 6GB OC を使いました
準備
ドライバのインストール
Installation Guidesにしたがってドライバを入れます。
GPUの認識確認
# GPU認識の確認
sudo lspci -v |grep -A8 VGA
下記の結果のようになります。
ubuntu@intel-arc:~$ lspci -v |grep -A8 VGA
86:00.0 VGA compatible controller: Intel Corporation Device 56a5 (rev 05) (prog-if 00 [VGA controller])
Subsystem: ASRock Incorporation Device 6004
Flags: bus master, fast devsel, latency 0, IRQ 76, NUMA node 1, IOMMU group 76
Memory at fa000000 (64-bit, non-prefetchable) [size=16M]
Memory at 39ffe0000000 (64-bit, prefetchable) [size=256M]
Expansion ROM at fb000000 [disabled] [size=2M]
Capabilities: [40] Vendor Specific Information: Len=0c <?>
Capabilities: [70] Express Endpoint, MSI 00
Capabilities: [ac] MSI: Enable+ Count=1/1 Maskable+ 64bit+
ubuntu@intel-arc:~$
きちんと認識しているのが確認できました。
intelグラフィック リポジトリの追加
こちらも手順通りそのまま追加します。
sudo apt-get install -y gpg-agent wget && \
wget -qO - https://repositories.intel.com/graphics/intel-graphics.key |
sudo gpg --dearmor --output /usr/share/keyrings/intel-graphics.gpg && \
echo 'deb [arch=amd64,i386 signed-by=/usr/share/keyrings/intel-graphics.gpg] https://repositories.intel.com/graphics/ubuntu jammy arc' | \
sudo tee /etc/apt/sources.list.d/intel.gpu.jammy.list
OEMカーネルのインストール
現在 Linux 5.17 のみサポートしているようで、専用の linux-image-5.17.0-1019-oem をインストールします。
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y linux-image-5.17.0-1019-oem
インストールが終わったら、一度リブートさせ、インストールしたカーネルで起動させます。
sudo reboot
立ち上がってきたら、カーネルバージョンを確認します。
uname -r
以下のような結果になるはずです。
ubuntu@intel-arc:~$ uname -r
5.17.0-1019-oem
ubuntu@intel-arc:~$
dkmsとカーネルヘッダをインストールします。
sudo apt-get update && sudo apt-get -y install \
gawk \
dkms \
linux-headers-$(uname -r) \
libc6-dev udev
ドライバのインストール
sudo apt-get install -y intel-platform-vsec-dkms intel-platform-cse-dkms && \
sudo apt-get install -y intel-i915-dkms intel-fw-gpu
ライブラリのインストール
下記パッケージインストールでライブラリがインストールされる。
sudo apt-get install -y \
intel-opencl-icd intel-level-zero-gpu level-zero \
intel-media-va-driver-non-free libmfx-dev libmfx1 libmfxgen1 libvpl2 \
libegl-mesa0 libegl1-mesa libegl1-mesa-dev libgbm1 libgl1-mesa-dev libgl1-mesa-dri libva-dev \
libglapi-mesa libgles2-mesa-dev libglx-mesa0 libigdgmm12 libxatracker2 mesa-va-drivers \
mesa-vdpau-drivers mesa-vulkan-drivers va-driver-all
再度再起動をする。
sudo reboot
再起動すると、ドライバがロードされます。
しかし、このままでは、エンコードに使う /dev/dri/renderD128 のパーミッションの問題で、一般ユーザーでffmpegを使う場合、HWエンコードができなくなります。
ubuntu@intel-arc:~$ ls -l /dev/dri/render*
crw-rw---- 1 root render 226, 128 Dec 19 18:07 /dev/dri/renderD128
ubuntu@intel-arc:~$
そこで、一般ユーザーでもアクセス可能にするための設定ファイルを作成します。
sudo vi /etc/udev/rules.d/99-render.rules
99-render.rules
KERNEL=="render*" GROUP="render", MODE="0666"
設定反映のためにOS再起動後、デバイスのパーミッションを確認します。
ubuntu@intel-arc:~$ ls -l /dev/dri/render*
crw-rw-rw- 1 root render 226, 128 Dec 19 18:16 /dev/dri/renderD128
ubuntu@intel-arc:~$
ドライバインストールの確認
hwinfoをインストールし、ドライバインストールができているか確認します。
sudo apt-get install hwinfo
sudo hwinfo --display
下記のように Driver Status: i915 is active なっていればOKです
ubuntu@intel-arc:~$ sudo hwinfo --display
141: PCI 8600.0: 0300 VGA compatible controller (VGA)
[Created at pci.386]
Unique ID: EWSR.28Q6RjwKYw7
Parent ID: emIm.mr2N3fBJq5F
SysFS ID: /devices/pci0000:80/0000:80:02.0/0000:84:00.0/0000:85:01.0/0000:86:00.0
SysFS BusID: 0000:86:00.0
Hardware Class: graphics card
Model: "Intel VGA compatible controller"
Vendor: pci 0x8086 "Intel Corporation"
Device: pci 0x56a5
SubVendor: pci 0x1849 "ASRock Incorporation"
SubDevice: pci 0x6004
Revision: 0x05
Driver: "i915"
Driver Modules: "i915"
Memory Range: 0xfa000000-0xfaffffff (rw,non-prefetchable)
Memory Range: 0x39ffe0000000-0x39ffefffffff (ro,non-prefetchable)
Memory Range: 0xfb000000-0xfb1fffff (ro,non-prefetchable,disabled)
IRQ: 76 (155 events)
Module Alias: "pci:v00008086d000056A5sv00001849sd00006004bc03sc00i00"
Driver Info #0:
Driver Status: i915 is active
Driver Activation Cmd: "modprobe i915"
Config Status: cfg=new, avail=yes, need=no, active=unknown
Attached to: #111 (PCI bridge)
Primary display adapter: #126
ubuntu@intel-arc:~$
ubuntu@intel-arc:~$
メディアドライバの確認
export DISPLAY=:0.0
sudo apt-get install vainfo
export LIBVA_DRIVER_NAME=iHD
vainfo
下記のように vainfo: Driver version: Intel iHD driver for Intel(R) Gen Graphics - 22.5.1 (a12fef1) 表示されればOKです。
ubuntu@intel-arc:~$ sudo vainfo
Trying display: wayland
Trying display: x11
error: can't connect to X server!
Trying display: drm
libva info: VA-API version 1.16.0
libva info: Trying to open /usr/lib/x86_64-linux-gnu/dri/iHD_drv_video.so
libva info: Found init function __vaDriverInit_1_16
libva info: va_openDriver() returns 0
vainfo: VA-API version: 1.16 (libva 2.16.0)
vainfo: Driver version: Intel iHD driver for Intel(R) Gen Graphics - 22.6.4 (aca8ee0)
vainfo: Supported profile and entrypoints
VAProfileNone : VAEntrypointVideoProc
VAProfileNone : VAEntrypointStats
VAProfileMPEG2Simple : VAEntrypointVLD
VAProfileMPEG2Main : VAEntrypointVLD
VAProfileH264Main : VAEntrypointVLD
VAProfileH264Main : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileH264High : VAEntrypointVLD
VAProfileH264High : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileJPEGBaseline : VAEntrypointVLD
VAProfileJPEGBaseline : VAEntrypointEncPicture
VAProfileH264ConstrainedBaseline: VAEntrypointVLD
VAProfileH264ConstrainedBaseline: VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileHEVCMain : VAEntrypointVLD
VAProfileHEVCMain : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileHEVCMain10 : VAEntrypointVLD
VAProfileHEVCMain10 : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileVP9Profile0 : VAEntrypointVLD
VAProfileVP9Profile0 : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileVP9Profile1 : VAEntrypointVLD
VAProfileVP9Profile1 : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileVP9Profile2 : VAEntrypointVLD
VAProfileVP9Profile2 : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileVP9Profile3 : VAEntrypointVLD
VAProfileVP9Profile3 : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileHEVCMain12 : VAEntrypointVLD
VAProfileHEVCMain422_10 : VAEntrypointVLD
VAProfileHEVCMain422_12 : VAEntrypointVLD
VAProfileHEVCMain444 : VAEntrypointVLD
VAProfileHEVCMain444 : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileHEVCMain444_10 : VAEntrypointVLD
VAProfileHEVCMain444_10 : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileHEVCMain444_12 : VAEntrypointVLD
VAProfileHEVCSccMain : VAEntrypointVLD
VAProfileHEVCSccMain : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileHEVCSccMain10 : VAEntrypointVLD
VAProfileHEVCSccMain10 : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileHEVCSccMain444 : VAEntrypointVLD
VAProfileHEVCSccMain444 : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileAV1Profile0 : VAEntrypointVLD
VAProfileAV1Profile0 : VAEntrypointEncSliceLP
VAProfileHEVCSccMain444_10 : VAEntrypointVLD
VAProfileHEVCSccMain444_10 : VAEntrypointEncSliceLP
ubuntu@intel-arc:~$
oneAPI Toolkitsのインストール
IntelGPUではIntel Media SDKを使っていましたが、新しいGPUからoneAPIを使うようになりました。
oneAPIの中のoneVPLというのが該当のものですが、MediaSDKを置き換える存在になっています。
今回は下記のAPTにてインストールします。
wget -qO - https://apt.repos.intel.com/intel-gpg-keys/GPG-PUB-KEY-INTEL-SW-PRODUCTS.PUB |
sudo gpg --dearmor --output /usr/share/keyrings/oneapi-archive-keyring.gpg
echo "deb [signed-by=/usr/share/keyrings/oneapi-archive-keyring.gpg] https://apt.repos.intel.com/oneapi all main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/oneAPI.list
sudo apt-get update && sudo apt-get -y install intel-basekit libvpl-dev
oneVPL GPUのインストール
oneVPL自体はパッケージでのインストールが完了していますが、GPU Runtimeは別途インストールが必要です。
インストール
sudo apt-get -y install git build-essential pkg-config cmake automake autoconf libva-dev libdrm-dev
git clone https://github.com/oneapi-src/oneVPL-intel-gpu onevpl-gpu
cd onevpl-gpu
mkdir build && cd build
cmake ..
make
sudo make install
上記にてoneVPL GPUランタイムがインストールされます。
FFmpegのインストール
Compile FFmpeg for Ubuntu, Debian, or Mint
こちらをベースにパッケージベースで入れていきます。
intel GPUでのHWエンコードについては
に記載があるのですが、現状
Build FFmpeg with oneVPL
coming soon
とのことなので、このビルド方法が正しいかはわかりません。
またffmpegの取得リポジトリですが、intelにて管理しているリポジトリから取得しています。
合わせて、intel提供の最新パッチを当てるようになっています。
個人的にhapエンコードを使いたいので libsnappy-dev をインストールの上
--enable-libsnappy を追記しています。
またTLS対応のために libssl-dev をインストールの上
--enable-openssl を追記しています。
#FFmpegコンパイルに必要なものを導入
sudo apt-get update -qq && sudo apt-get -y install \
autoconf \
automake \
build-essential \
cmake \
git-core \
libass-dev \
libfreetype6-dev \
libgnutls28-dev \
libmp3lame-dev \
libssl-dev \
libtool \
libva-dev \
libvorbis-dev \
libsnappy-dev \
meson \
ninja-build \
pkg-config \
texinfo \
wget \
yasm \
zlib1g-dev
#作業ディレクトリ作成
mkdir -p ~/ffmpeg_sources ~/bin
#NASM インストール
sudo apt-get install nasm
# libx264 インストール
sudo apt-get install libx264-dev
# libx265 インストール
sudo apt-get install libx265-dev libnuma-dev
# libvpx インストール
sudo apt-get install libvpx-dev
# libfdk-aac インストール
sudo apt-get install libfdk-aac-dev
# libopus インストール
sudo apt-get install libopus-dev
# libaom インストール
sudo apt-get -y install libaom-dev
# libvmaf インストール
cd ~/ffmpeg_sources && \
wget https://github.com/Netflix/vmaf/archive/v2.1.1.tar.gz && \
tar xvf v2.1.1.tar.gz && mkdir -p vmaf-2.1.1/libvmaf/build && \
cd vmaf-2.1.1/libvmaf/build && \
meson setup -Denable_tests=false -Denable_docs=false --buildtype=release --default-library=static .. --prefix "$HOME/ffmpeg_build" --bindir="$HOME/ffmpeg_build/bin" --libdir="$HOME/ffmpeg_build/lib" && \
ninja && \
ninja install
# FFmpeg インストール
cd ~/ffmpeg_sources && \
git -C ffmpeg pull 2> /dev/null || git clone --depth 1 https://github.com/intel-media-ci/cartwheel-ffmpeg --recursive && \
cd cartwheel-ffmpeg/ffmpeg && \
for i in ../patches/*.patch; do patch -p1 < $i; done && \
PATH="$HOME/bin:$PATH" PKG_CONFIG_PATH="$HOME/ffmpeg_build/lib/pkgconfig" ./configure \
--prefix="$HOME/ffmpeg_build" \
--pkg-config-flags="--static" \
--extra-cflags="-I$HOME/ffmpeg_build/include" \
--extra-ldflags="-L$HOME/ffmpeg_build/lib" \
--extra-libs="-lpthread -lm" \
--ld="g++" \
--bindir="$HOME/bin" \
--enable-vaapi \
--enable-libvpl \
--enable-openssl \
--enable-gpl \
--enable-libaom \
--enable-libass \
--enable-libfdk-aac \
--enable-libfreetype \
--enable-libmp3lame \
--enable-libopus \
--enable-libvorbis \
--enable-libsnappy \
--enable-libvpx \
--enable-libx264 \
--enable-libx265 \
--enable-libvmaf \
--enable-static \
--enable-nonfree && \
PATH="$HOME/bin:$PATH" make && \
make install && \
hash -r
パスを通したり
source ~/.profile
echo "MANPATH_MAP $HOME/bin $HOME/ffmpeg_build/share/man" >> ~/.manpath
動作確認
実際にインストールが成功したか、下記のコマンドでQSVエンコード関連オプションが使えるか確認します。
for i in buildconf hwaccels decoders filters encoders; do echo $i:; ffmpeg -hide_banner -${i} | egrep -i "qsv|vaapi|libvpl"; done
結果はこのようになると思います。
ubuntu@intel-arc:~$ for i in buildconf hwaccels decoders filters encoders; do echo $i:; ffmpeg -hide_banner -${i} | egrep -i "qsv|vaapi|libvpl"; done
buildconf:
--enable-vaapi
--enable-libvpl
hwaccels:
vaapi
qsv
decoders:
V....D av1_qsv AV1 video (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec av1)
V....D h264_qsv H264 video (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec h264)
V....D hevc_qsv HEVC video (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec hevc)
V....D mjpeg_qsv MJPEG video (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec mjpeg)
V....D mpeg2_qsv MPEG2VIDEO video (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec mpeg2video)
V....D vc1_qsv VC1 video (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec vc1)
V....D vp8_qsv VP8 video (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec vp8)
V....D vp9_qsv VP9 video (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec vp9)
filters:
... deinterlace_qsv V->V Quick Sync Video "deinterlacing"
... deinterlace_vaapi V->V Deinterlacing of VAAPI surfaces
... denoise_vaapi V->V VAAPI VPP for de-noise
... overlay_qsv VV->V Quick Sync Video overlay.
... overlay_vaapi VV->V Overlay one video on top of another
... procamp_vaapi V->V ProcAmp (color balance) adjustments for hue, saturation, brightness, contrast
... scale_qsv V->V Quick Sync Video "scaling and format conversion"
... scale_vaapi V->V Scale to/from VAAPI surfaces.
... sharpness_vaapi V->V VAAPI VPP for sharpness
... tonemap_vaapi V->V VAAPI VPP for tone-mapping
... transpose_vaapi V->V VAAPI VPP for transpose
... vpp_qsv V->V Quick Sync Video "VPP"
encoders:
V..... av1_qsv AV1 (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec av1)
V....D av1_vaapi AV1 (VAAPI) (codec av1)
V..... h264_qsv H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10 (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec h264)
V....D h264_vaapi H.264/AVC (VAAPI) (codec h264)
V..... hevc_qsv HEVC (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec hevc)
V....D hevc_vaapi H.265/HEVC (VAAPI) (codec hevc)
V..... mjpeg_qsv MJPEG (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec mjpeg)
V....D mjpeg_vaapi MJPEG (VAAPI) (codec mjpeg)
V..... mpeg2_qsv MPEG-2 video (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec mpeg2video)
V....D mpeg2_vaapi MPEG-2 (VAAPI) (codec mpeg2video)
V....D vp8_vaapi VP8 (VAAPI) (codec vp8)
V....D vp9_vaapi VP9 (VAAPI) (codec vp9)
V..... vp9_qsv VP9 video (Intel Quick Sync Video acceleration) (codec vp9)
ubuntu@intel-arc:~$