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AIGC实践

基于g4i实例部署Intel iVTAL动态库提升FFmpeg解码、转码性能

本文主要介绍如何在ecs.g4i规格的实例中部署Intel iVTAL动态库，并安装支持Intel iVTAL库和OpenVINO优化的FFmpeg，提升FFmpeg解码、转码效率。

功能特色

本实践使用了火山引擎第4代云服务器通用型g4i，该规格实例采用火山引擎自研最新DPU架构并搭载了第六代英特尔® 至强® 可扩展处理器（Granite Rapids），结合新一代硬件AI加速指令AMX-BF16与AMX-FP16（Intel Advanced Matrix Extensions）优化，能很好的发挥iVTAL库优化FFmpeg进行流媒体处理的效果。

背景信息

FFmpeg

FFmpeg是一款能够解码、编码、转码、复用（封装）、解复用、流式传输、过滤和播放几乎所有的音视频内容的多媒体框架。FFmpeg通常在流媒体处理链路中承担“积木”的角色，将其采集/拉流、解复用、解码等功能加上编排控制（转码任务编排、错误处理与重试）作为“积木”按需拼接，您就可以得到适用于直播转码、点播转码、ABR自适应码率打包、内容审核/特效滤镜及视频AI推理前处理等常见场景的流媒体处理功能。了解更多。

典型处理流程包括：

输入与采集：从文件、HTTP(S)、RTMP/RTSP、SRT、WebRTC等拉取，或本地采集卡/摄像头读取。

进入服务后，通常由libavformat进行协议处理与缓存。

解复用（Demux）：将容器（MP4/FLV/TS等）拆成独立的音视频/数据流。

该步骤多为I/O绑定，对CPU压力较小，但对内存带宽和拷贝次数敏感。

解码（Decode）：将压缩码流（H.264/H.265/AV1/VP9等）还原为像素帧（YUV/RGB）。

该步骤是计算密集阶段，且产生大量像素数据（几十到数百MB/s），会占用大量内存带宽。

预/后处理（Scale/Colorspace/Filters）：缩放、裁剪、色彩空间变换、去噪、锐化、字幕/水印叠加、AI前处理。

该步骤部分算子会受到内存带宽限制（例如缩放、colorspace），部分算子会受到算力限制（例如复杂滤镜、DNN）。

编码（Encode）：将像素帧压缩回码流。

该步骤在典型处理流程（例如运动估计、模式决策）中是计算密集阶段，同时会大量读/写内存。

复用（Mux）与输出：将数据打包到容器、写文件或推流（HLS/DASH分片、RTMP/SRT/WebRTC等）。

该步骤多为I/O绑定，需注意避免过多的内存拷贝。

编排与控制：队列管理、失败重试、ABR多档并行、任务拆分与合并。

iVTAL

Intel Video Transcode Acceleration Library（iVTAL）针对FFmpeg引入运动信息复用（MV Reuse）与解码QP引导（JND Decode QP）等策略，通过在解码阶段收集运动/QP等帧级/宏块级信息，并将其以结构化元数据随帧一路下传到编码器，使编码端跳过部分最耗时的搜索与估计，达到降低 CPU、提高吞吐/降低时延的目的。

操作步骤

步骤一：准备环境

说明

考虑到在云服务器实例（ECS）中直接从公共仓库下载相关软件包速度较慢，火山引擎已将预先集成所需补丁（Patch）的x264、x265编码库及FFmpeg上传至TOS（对象存储）中，方便您快速下载使用。

购买ecs.g4i规格实例。本节采用的实例配置如下：

实例规格：ecs.g4i.4xlarge

镜像：Ubuntu 22.04 64 bit

云盘：推荐云盘容量不低于 100 GiB

网络：分配弹性公网IP

登录目标实例。

执行如下命令，安装依赖。

apt update && apt install -y wget git make gcc g++ cmake pkg-config nasm build-essential numactl

执行如下命令，配置环境变量并下载依赖库与测试视频。

export IVTAL_INSTALL_DIR="/opt/ivtal"
export TOS_BASE_URL="https://diting-tos.tos-cn-beijing.volces.com/iVTAL"

mkdir -p $IVTAL_INSTALL_DIR
for f in "libcrypto.a" "libivtal.so" "license"; do
wget -P $IVTAL_INSTALL_DIR $TOS_BASE_URL/$f
done

wget $TOS_BASE_URL/Sony_4K_Camp.mp4
wget $TOS_BASE_URL/wall.mp4

步骤二：编译视频编码库

登录目标实例。

执行如下命令，下载并编译支持iVTAL优化的x264视频编码库。

wget $TOS_BASE_URL/x264_ivtal.zip
unzip x264_ivtal.zip
cd x264
./configure --enable-static --disable-avs --extra-ldflags="-L$IVTAL_INSTALL_DIR -livtal -lcrypto -lz -ldl -lpthread"
make -j$(nproc)
make install
cd ..

执行如下命令，下载并编译支持iVTAL优化的x265视频编码库。

wget $TOS_BASE_URL/x265_ivtal.zip
unzip x265_ivtal.zip
cd x265_git
mkdir -p build_x265
cd build_x265
cmake ../source/ -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DENABLE_LIBNUMA=OFF -DENABLE_SHARED=ON -DEXTRA_LIB="-L$IVTAL_INSTALL_DIR -livtal -lcrypto -lz -ldl -lpthread"
make -j$(nproc)
make install
cd ../..

步骤三：部署并验证转码功能

登录目标实例。

执行如下命令，编译集成Intel iVTAL库优化的FFmpeg版本。

wget $TOS_BASE_URL/ffmpeg_ivtal.zip
unzip ffmpeg_ivtal.zip
cd FFmpeg

export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib/
export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/lib/pkgconfig

./configure --enable-static --disable-debug --enable-libx264 --enable-libx265 --enable-gpl --extra-ldflags=-L$IVTAL_INSTALL_DIR --extra-libs="-lpthread" --pkg-config-flags="--static"
make -j$(nproc)
make install
cd ..

验证视频转码功能是否可以正常使用。

执行如下命令，通过环境变量设置系统动态库搜索路径。

export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib/:$IVTAL_INSTALL_DIR

执行如下命令，将测试视频Sony_4K_Camp.mp4转码为H.264（CRF=22）编码格式的out.mp4。

input="Sony_4K_Camp.mp4"
ffmpeg -y -i $input -c:v libx264 -mvreuse 2 -crf 22 -psnr out.mp4

回显如下所示时，表示已成功转码，您还可以通过ffprobe out.mp4命令查看转码后的视频码率、分辨率及编码方式等信息。

执行如下命令，将测试视频wall.mp4转码为H.265（CRF=28）编码格式的out.mp4，存放在当前目录下。

input="wall.mp4"
ffmpeg -y -i $input -c:v libx265 -mvreuse 2 -crf 28 -psnr out.mp4

回显如下所示时，表示已成功转码，您还可以通过ffprobe out.mp4命令查看转码后的视频码率、分辨率及编码方式等信息。

上述测试均通过时，表示可以正常进行视频转码。

步骤四：部署并验证预处理功能

登录目标实例。

安装OpenVINO。

执行如下命令，下载并解压OpenVINO安装包。

wget $TOS_BASE_URL/l_openvino_toolkit_ubuntu18_2023.2.0.13089.cfd42bd2cb0_x86_64.tgz && tar -xvf l_openvino_toolkit_ubuntu18_2023.2.0.13089.cfd42bd2cb0_x86_64.tgz

执行如下命令，安装依赖。

apt install -y libtbb2 libtbb2-dev libpugixml-dev

执行如下命令，下载并解压ESPCN安装包。

wget $TOS_BASE_URL/espcn.zip && unzip espcn.zip

执行如下命令，编译并安装支持Intel iVTAL库和OpenVINO优化的FFmpeg版本。

export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/lib/pkgconfig
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib/:$IVTAL_INSTALL_DIR

cd FFmpeg
source ../l_openvino_toolkit_ubuntu18_2023.2.0.13089.cfd42bd2cb0_x86_64/setupvars.sh
./configure --enable-static --disable-debug --enable-libx264 --enable-libx265 --enable-gpl --extra-ldflags=-L/opt/ivtal/ --extra-libs="-lpthread" --pkg-config-flags="--static" --enable-libopenvino

make -j$(nproc)
make install
cd ..

执行如下命令，验证结合iVTAL与OpenVINO实现“低分辨率缩放 + 深度学习超分”的视频预处理功能是否可以正常使用。

input="Sony_4K_Camp.mp4"
ffmpeg -i $input -vf scale=960:540,format=yuv420p,dnn_processing=dnn_backend=openvino:model=espcn/ESPCN_x2.xml:input="input":output="output":backend_configs="layout=nchw&device=CPU" -c:v libx264 -x264opts bitrate=8000 -psnr -y espcn.mp4

回显如下所示时，表示已成功进行视频预处理，您还可以通过ffprobe espcn.mp4命令查看预处理后的视频码率、分辨率及编码方式等信息。

步骤五：部署并验证解码抽帧功能

登录目标实例。

执行如下命令，下载并安装视频解码抽帧功能。

wget $TOS_BASE_URL/ivtalDecoder.zip
unzip ivtalDecoder.zip
chmod +x ./ivtalDecoder/ivtalDecoder

执行如下命令，验证视频解码抽帧功能是否可以正常使用。

fi=1
input="Sony_4K_Camp.mp4"
time -p numactl -C 0 ./ivtalDecoder/ivtalDecoder -mode 0 -fi $fi -fmt yuv420p $input movie-ivtal.yuv

回显如下所示时，表示已成功进行视频解码抽帧。

优化对比

性能数据

本节展示了在ecs.g4i.4xlarge规格实例中，通过Intel iVTAL动态库加速FFmpeg解码抽帧、转码前后性能数据。

解码抽帧

转码

下表展示了将测试进程限制在单个CPU核心上运行时，FFmpeg对H.264编码的视频进行解码抽帧操作时，启用Intel iVTAL动态库加速前后在不同抽帧间隔下抽取1帧图像的耗时（秒）。

抽帧间隔	H.264编码视频
抽帧间隔		加速前	加速后
1	72.52	32.1
100	26.86	20.22
400	26.65	7.98

测试结论

开启Intel iVTAL动态库加速后，解码抽帧操作最高可获得约 70% 的性能提升；转码操作最高可获得约 53% 的性能提升。同时，Intel提供的新一代硬件AI加速指令AMX可以大幅提升图像超分辨率（SR）预处理流程的性能，使您的SR模型能够在更广泛的设备上高效运行。

因此，在追求性价比、丰富实例资源场景下，推荐您使用搭载第六代英特尔® 至强® 可扩展处理器（Granite Rapids）的实例规格（例如通用型g4i）代替GPU实例，通过Intel iVTAL动态库与系统级加速方案，获取最优性价比的视频数据处理服务。

最近更新时间：2025.12.17 14:26:54

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超线程核心数	原视频信息	H.264编码（CRF=22）			H.265编码（CRF=28）
超线程核心数	原视频信息			加速前	加速后	加速前	加速后
16HT	编码格式：H.264 分辨率：1920×1080（1080p）	136	171	69	79
16HT		编码格式：H.265 分辨率：3840×2160（4K）	29	39	19	29