CN110418144A - 一种基于nvidia gpu实现一入多出转码多码率视频文件的方法 - Google Patents

一种基于nvidia gpu实现一入多出转码多码率视频文件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的方法，涉及视频转码技术领域，本发明包括利用CPU对源文件进行解码得到YUV数据；将YUV数据从CPU上行到NVIDIA GPU；在NVIDIA GPU开辟多个预处理流程，每个预处理流程对应一种码率，利用NVIDIA GPU的CUDA并行运算能力，并行对YUV数据进行多码率预处理；利用NVIDIA GPU的NVENC硬件编码能力，并行对每个预处理流程对应的YUV数据进行编码，得到对应码率的编码数据；将各编码数据从NVIDIA GPU下行到对应的CPU；利用CPU对各编码数据进行文件格式封装，得到对应码率的转码文件，本发明充分利用了NVIDIA GPU的计算能力，整体流程紧凑无冗余，使得能够达到理想的转码效率，实现多码率转码，使得一入多出转码多码率文件的效率得到极大提高。

Description

一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的 方法
技术领域
本发明涉及视频转码技术领域，更具体的是涉及一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的方法。
背景技术
转码应用的一大场景是面向互联网的多码率发布，同一个视频内容源，需要转码成多个不同码率的文件，互联网客户端根据自身的带宽情况，选择适合的码率进行观看。视频转码流程一般分为以下几个步骤：
S1：对视频源文件每帧解码，获得每帧的YUV数据；
S2：对于YUV数据做视频预处理，包括缩放、颜色空间转换、HDR/SDR变换、帧率变换、去交织、叠台标等；
S3：对每帧预处理完毕的数据做视频编码，获得每帧的编码数据；
S4：对编码数据进行文件格式封装，形成最终的目标文件。
通常，转码多码率文件的应用场景具备以下几个特征：
1、一入(同一个视频内容源)多出(同时转码成多个不同码率的文件)；
2、转码的目标编码格式一般是H264或H265；
3、每个码率的文件，在编码之前，需要做视频预处理，包括缩放、颜色空间转换、HDR/SDR变换、帧率变换、去交织、叠台标等等；
针对上面的几个特征，目前常见的技术存在以下不足：
1、转码不同码率文件，每转一种码率，就对源文件解码一次，即对源文件解码了多次，造成效率低和资源浪费；
2、使用CPU编码H264/H265，编码效率低，实时性差并且同时支持的并发路数少；
3、使用CPU做视频预处理，效率较低；
4、部分流程使用了GPU加速，比如编码或者部分的视频预处理，但整体流程不优化，一帧视频数据反复在CPU和GPU之间来回上下行，效率未达到最优。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决目前转码多码率文件存在效率较低，资源浪费的问题，本发明提供一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的方法，既充分使用GPU加速视频编码和视频预处理，又在整体流程上充分优化，消除多个冗余环节，从而使得一入多出转码多码率文件的效率得到极大提高。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的方法，包括如下步骤：
S1：利用CPU对源文件进行解码得到YUV数据；
S2：将YUV数据从CPU上行到NVIDIA GPU；
S3：在NVIDIA GPU开辟多个预处理流程，每个预处理流程对应一种码率，利用NVIDIA GPU的CUDA并行运算能力，并行对YUV数据进行多码率预处理；
S4：利用NVIDIA GPU的NVENC硬件编码能力，并行对每个预处理流程对应的YUV数据进行编码，得到对应码率的编码数据；
S5：将各编码数据从NVIDIA GPU下行到对应的CPU；
S6：利用CPU对各编码数据进行文件格式封装，得到对应码率的转码文件。
进一步的，所述S1中，将YUV数据保存到CPU的内存缓冲区。
进一步的，所述S2中，YUV数据从CPU的内存缓冲区上行到NVIDIA GPU的显存缓冲区，且每帧YUV数据仅上行一次。
进一步的，所述S3中，在NVIDIA GPU开辟多个预处理流程，具体为：将各种视频预处理算法移植到NVIDIA GPU上。
进一步的，所述S4中，对每个预处理流程对应的YUV数据进行编码，编码目标格式为H264或H265。
进一步的，所述S5中，各编码数据从NVIDIA GPU的显存缓冲区下行到CPU的内存缓冲区。
进一步的，所述S6中，CPU采用串行处理的方式，对各编码数据进行文件格式封装。
本发明的有益效果如下：
1、本发明仅对源文件解码一次，解码得到的YUV数据仅做一次上行到NVIDIA GPU，多个码率的视频预处理和编码流程完全在NVIDIA GPU内部并行执行，充分利用了NVIDIAGPU的计算能力，整体流程紧凑无冗余，使得能够达到理想的转码效率，实现多码率转码，使得一入多出转码多码率文件的效率得到极大提高。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的方法流程示意图。
具体实施方式
为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的方法，包括如下步骤：
S1：利用CPU对源文件进行解码得到YUV数据，由于需要兼容广泛的视频格式，而很多视频格式无法使用GPU进行解码，因此本实施例选择CPU实现解码，并将解码后的YUV数据保存到CPU的内存缓冲区；
S2：将YUV数据从CPU的内存缓冲区上行到NVIDIA GPU的显存缓冲区，且每帧YUV数据仅上行一次；
S3：在NVIDIA GPU开辟多个预处理流程，每个预处理流程对应一种码率，利用NVIDIA GPU的CUDA并行运算能力，并行对YUV数据进行多码率预处理，本实施例中利用了NVIDIA GPU的CUDA运算能力，通过CUDA方式编程将原本在CPU上运行的各种视频预处理算法全部移植到GPU上面实现，由于目标是多码率，所以在GPU内部并行地开辟多个CUDA预处理流程，每个预处理流程对应一种码率；
S4：利用NVIDIA GPU的NVENC硬件编码能力，并行对每个预处理流程对应的YUV数据进行编码，得到对应码率的编码数据，因为面向互联网多码率发布的这种应用场景，目标格式一般是H264或者H265，所以本实施例使用NVIDIA GPU的NVENC硬件编码能力，即视频编码也完全在GPU上面实现，NVENC支持同时并行编码多路；
S5：将各编码数据从NVIDIA GPU的显存缓冲区下行到对应的CPU的内存缓冲区；
S6：利用CPU对各编码数据进行文件格式封装，得到对应码率的转码文件，由于文件格式封装基本是串行处理的，无法利用GPU的高并行度，因此本实施例的CPU采用串行处理的方式，对各编码数据进行文件格式封装。
本实施例仅对源文件解码一次，解码得到的YUV数据仅做一次上行到NVIDIA GPU，多个码率的视频预处理和编码流程完全在NVIDIA GPU内部并行执行，充分利用了NVIDIAGPU的计算能力，整体流程紧凑无冗余，使得能够到达理想的转码效率，实现多码率转码，使得一入多出转码多码率文件的效率得到极大提高。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：利用CPU对源文件进行解码得到YUV数据；
S2：将YUV数据从CPU上行到NVIDIA GPU；
S3：在NVIDIA GPU开辟多个预处理流程，每个预处理流程对应一种码率，利用NVIDIAGPU的CUDA并行运算能力，并行对YUV数据进行多码率预处理；
S4：利用NVIDIA GPU的NVENC硬件编码能力，并行对每个预处理流程对应的YUV数据进行编码，得到对应码率的编码数据；
S5：将各编码数据从NVIDIA GPU下行到对应的CPU；
S6：利用CPU对各编码数据进行文件格式封装，得到对应码率的转码文件。
2.根据权利要求1所述的一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的方法，其特征在于，所述S1中，将YUV数据保存到CPU的内存缓冲区。
3.根据权利要求2所述的一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的方法，其特征在于，所述S2中，YUV数据从CPU的内存缓冲区上行到NVIDIA GPU的显存缓冲区，且每帧YUV数据仅上行一次。
4.根据权利要求1所述的一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的方法，其特征在于，所述S3中，在NVIDIA GPU开辟多个预处理流程，具体为：将各种视频预处理算法移植到NVIDIA GPU上。
5.根据权利要求1所述的一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的方法，其特征在于，所述S4中，对每个预处理流程对应的YUV数据进行编码，编码目标格式为H264或H265。
6.根据权利要求3所述的一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的方法，其特征在于，所述S5中，各编码数据从NVIDIA GPU的显存缓冲区下行到CPU的内存缓冲区。
7.根据权利要求1所述的一种基于NVIDIA GPU实现一入多出转码多码率视频文件的方法，其特征在于，所述S6中，CPU采用串行处理的方式，对各编码数据进行文件格式封装。
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