ハードウェアエンコード

同じ動画を書き出したのに、片方は数分、片方は数十分かかる。差はエンコードを専用回路でやったかCPUでやったかにあります。速いほうがいつも正解というわけではなく、用途によって選び分ける場所です。

ハードウェアエンコードが使われる場面

いちばん多いのがライブ配信です。1倍速より速く圧縮し続けなければ配信が破綻するため、CPUの負荷を上げずに処理できる専用回路が使われます。OBS StudioでNVENCやQuick Syncを選ぶ設定は、ゲーム実況でCPUを画面の描画に回したまま配信するための選択です。

もう1つが大量の変換です。アーカイブの数千本を配信用に作り直す、1本の素材から複数のビットレートを同時に書き出すといった作業では、処理時間がそのまま費用になります。クラウドの変換サービスにも、専用回路を使った高速の処理モードが用意されているものがあります。

放送や業務用の伝送装置では、GPUではなくASICやFPGAを積んだ専用機が使われます。エンコードの遅延が数十ミリ秒の単位で決まり、入力が途切れず、同じ設定で同じ結果が出ることが求められる場所です。局内の中継回線や、送出系のエンコード装置がこれにあたります。

ハードウェアエンコードとソフトウェアエンコードの違い

ソフトウェアエンコードは、x264やx265のようなエンコーダをCPUで動かします。動き探索の範囲、参照フレームの数、レート制御の細かい挙動まで設定でき、時間をかけるほど同じビットレートでの画質が上がります。一方で、CPUを占有し、処理時間は長くなります。

ハードウェアエンコードは、回路の中に処理の手順が固定されています。そのため速くて消費電力が低い代わりに、使える機能とパラメータが世代ごとに決まっており、細かい調整が効きません。同じビットレートで比べると、じっくり時間をかけたソフトウェアエンコードのほうが画質で有利になることが多く、差はビットレートを絞るほど開きます。

判断の目安は次の通りです。

• 実時間で処理し続ける必要があるなら、ハードウェアエンコード
• 同じ画質をより低いビットレートで出したいなら、ソフトウェアエンコード
• 本数が多く、1本あたりの処理時間が費用に直結するなら、ハードウェアエンコード
• 納品先の仕様が細かく、特定のGOP構造やレート制御を指定されているなら、対応を確かめたうえでソフトウェアエンコード

FFmpegでは、エンコーダの名前を変えるだけで切り替えられます。libx264がCPU、h264_nvencがNVENC、h264_qsvがQuick Syncです。同じコーデックでも、指定できるオプションはエンコーダごとに違います。

ハードウェアエンコードで世代を確かめるべき点

対応する機能はGPUの世代で変わるため、製品名だけで判断できません。NVIDIAの対応表では、AV1のエンコードはAda Lovelace世代の第8世代NVENC以降が対応し、その前のAmpere世代は非対応と示されています。4:2:2のエンコードはさらに新しく、H.264とHEVCのどちらもBlackwell世代の第9世代NVENCで対応と示されています。放送や業務用の素材で4:2:2を扱うなら、ここは確認が要ります。

同時に走らせられる本数にも上限があります。GeForce系のカードは同時セッション数が最大12と示されており、それ以上のチャンネルを1枚で回すことはできません。NVENCの数自体もチップによって1基から3基に分かれています。

IntelのQuick Sync Videoも同じ構造です。AV1のエンコードはArc Aシリーズの世代から対応で、それ以前の内蔵グラフィックスでは使えません。開発の側では、Intel Media SDKが更新を終えてIntel VPL（旧oneVPL）が後継になっており、古い資料のまま実装を進めると行き止まりになります。

よくある質問

NVENCとQuick Syncはどちらが速いですか

条件によって変わるため、一方が常に速いとは言えません。判断材料になるのは、必要なコーデックとクロマフォーマットに世代が対応しているか、同時に何本回すのか、GPUが他の処理と取り合いにならないかです。世代の対応表を先に確かめてから比較するのが確実です。

ハードウェアエンコードは画質が悪いのですか

同じビットレートで、時間をかけたソフトウェアエンコードと比べると不利になることが多いです。ただしビットレートを上げれば差は詰まります。配信のように実時間で処理する必要がある場面では、ビットレートで補うほうが現実的です。

納品用のファイルをハードウェアエンコードで作ってもいいですか

納品仕様が許していれば使えます。確かめる点は、指定されたプロファイルとレベル、クロマフォーマット、GOP構造、レート制御の方式に対応しているかどうかです。オールイントラや4:2:2 10bitのような指定は、世代によっては専用回路で出せないことがあります。