Hardwarebeschleunigung der GPU mit Linux nutzen: so geht’s

Der Prozessor aktueller PCs ist meistens leistungsstark genug für flüssiges Arbeiten. Einige Prozesse verursachen jedoch eine höhere Prozessorlast, beispielsweise wenn Sie sich Videos ansehen.

In der Regel erfolgt die Wiedergabe dennoch ruckelfrei, weil Streaminganbieter automatisch die Videoqualität reduzieren, falls die Internetverbindung nicht schnell genug ist oder die Leistung des PCs nicht ausreicht.

Trotzdem ist es sinnvoll, die CPU zu entlasten, weil dadurch die Leistungsaufnahme sinkt und bei Notebooks der Akku länger durchhält.

Die Grafikeinheit (GPU) des PCs steckt im Hautprozessor, in einem eigenen Grafikchip oder auf einer dedizierten Grafikkarte. Die GPU hat oft nicht viel zu tun, außer den Desktop darzustellen. Dabei ist der Grafikchip oft leistungsfähiger als die CPU, wenn es um das Abspielen (Decoding) von Videos geht.

Beim Umwandeln von Videos in andere Formate (Encoding) kann die GPU ebenfalls helfen. Dabei wird die Gesamtleistungsaufnahme verringert, Videos lassen sich in höheren Qualitätsstufen abspielen oder schneller konvertieren.

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GPU-Nutzung unter Linux

Ob und wie sich Hardwarebeschleunigung durch den Grafikchip nutzen lässt, hängt unter Linux von mehreren Faktoren ab:

• das Modell des Grafikchips und seine Fähigkeiten





• der verwendete Treiber





• das Displayprotokoll (X11 oder Wayland)





• die jeweiligen Software (Browser, Videoplayer, Videoeditor)

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Es gibt außerdem mehrere Schnittstellen für unterschiedliche Anwendungsbereiche, über die sich die Hardwarebeschleunigung nutzen lässt:

• Vulkan wird hauptsächlich von Spielen verwendet und kann auch beim Abspielen von Videos zum Einsatz kommen.





• Open GL ist der Vorgänger von Vulkan und bietet Unterstützung für 2D/3D-Vektorgrafiken auf dem Desktop und in Spielen.





• Vdpau bietet Hardwarebeschleunigung bei der Videowiedergabe, stammt von Nvidia und wird auch von AMD-Grafiktreibern unterstützt.





• CUDA ist eine Programmierschnittstelle (API) von Nvidia, mit der Programmteile durch den Grafikprozessor (GPU) abgearbeitet werden können. Die API kommt beispielsweise bei KI-Anwendungen und beim Abspielen (NVDEC) und Konvertieren (NVENC) von Videos zum Einsatz.





• VA-API ist eine Schnittstelle für das Decodieren und Encodieren von Videos mit AMD- und Intel-GPUs.





• Quick Sync Video heißt die Hardwarebeschleunigung von Intel-GPUs, der Zugriff erfolgt über die VA-API.

Mediaplayer erkennen die verfügbaren Schnittstellen in der Regel automatisch und verwenden die Hardwarebeschleunigung standardmäßig. Webbrowser bieten bei gängigen Grafikchips diese Funktion dagegen meist nicht.

Aktuelle Grafikchips leisten Hardwarebeschleunigung bei der Wiedergabe mit den Codecs H264 (AVCHD), H265 (HEVC) und VP9. Damit ist man gut ausgestattet, weil beispielsweise Youtube meist H264 oder VP9 verwendet.

Was ein Chip kann, erfährt man und umsteigen, dem verbesserten Nachfolger von VP9. Netflix setzt in Zukunft ebenfalls auf AV1.

Hardwarebeschleunigung (Decoder) für AV1 bieten aber nur neuere Grafikchips etwa ab Intel Tiger Lake (elfte Generation) oder Nvidia Geforce ab RTX 2050. Wer den AV1-Encoder für die Konvertierung nutzen möchte, benötigt eine Grafikkarte ab Geforce RTX 4050, AMD Radeon RX 7000 oder Intel Arc.

Selbst wenn der Grafikchip ein Format unterstützt, müssen auch Treiber und Schnittstellen mitspielen. oder für Nvidia-Chips unterstützt ebenfalls VA-API und VDPAU, allerdings nur für ältere Chipsätze wie Geforce 700 oder 600.

Hardwaresensoren in Linux: aufrufen.

Blenden Sie über das Kontextmenü des Videos „Statistiken für Interessierte“ ein. Wenn die Zeile hinter „Codec“ mit „av01“ beginnt, steht die Hardwarebeschleunigung nur zur Verfügung, wenn der Grafikchip das Format bereits unterstützt.

Probieren Sie nach einem Klick auf das Zahnradsymbol hinter „Qualität“ unterschiedliche Auflösungen aus, bis „vp09“ hinter „Codec“ erscheint.

Sie können in Firefox auch die Erweiterung „“ (nur für Intel-Chips). Es installiert die für die Entwicklung nötigen Programmpakete, lädt den Quellcode in den Ordner „$HOME/src“ herunter und kompiliert die Dateien. Starten Sie Linux danach neu.

Im Terminal gibt vainfo jetzt als VA-API-Version 1.21 (oder höher) aus (vorher: 1.14). Unter Linux Mint richten Sie Chromium über die Anwendungsverwaltung als Systempaket ein. Google Chrome funktioniert auch mit der neuen VA-API bisher nicht, das Snap-Paket von Ubuntu ebenfalls nicht.

Starten Sie den Browser und spielen Sie können Sie auch schon jetzt unter Ubuntu 22.04 oder Linux Mint 21 nutzen. Sie müssen den Treiber allerdings aus dem Quellcode selbst erstellen.

Voraussetzung ist, dass der proprietäre Nvidia-Treiber in der Version 470, 500 oder höher aktiviert ist. Der VA-API-Treiber ist vor allem für die Hardwarebeschleunigung in Firefox gedacht, bei anderer Software ist die Funktion nicht garantiert.

Außerdem funktioniert der Treiber bisher nicht optimal unter Wayland und schon gar nicht mit einem Firefox, der als Snap oder Flatpak installiert ist. Linux Mint erfüllt diese Voraussetzungen, Ubuntu Nutzer folgen . Danach kompilieren und installieren Sie mit

meson setup build

sudo meson install -C build

den Treiber.

Nvidia-VA-API-Treiber für Firefox aktivieren

Damit Linux den Treiber lädt, müssen Sie einige Umgebungsvariablen setzen. Öffnen Sie die Datei „/etc/environment“ als Administrator in einem Texteditor und fügen Sie die drei Zeilen

export LIBVA_DRIVER_NAME=nvidia

export MOZ_DISABLE_RDD_SANDBOX=1

export NVD_BACKEND=direct

hinzu. Die letzte Zeile ist aktuell für Nvidia-Treiber ab Version 525 erforderlich. Außerdem muss der Linux-Kernel informiert werden. Öffnen Sie die Textdatei „/etc/default/ grub“ mit root-Recht und ergänzen Sie in der Zeile „GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT“ diese Option

nvidia-drm.modeset=1

Danach führen Sie im Terminal

sudo update-grub

aus und starten Linux neu, damit die Änderungen wirksam werden. Mit vainfo können Sie die korrekte Funktion prüfen. Das Tool gibt „vainfo: Driver version: VA-API NVDEC driver [direct backend]“ aus.

Damit Firefox den neuen Treiber berücksichtigt, müssen Sie einige Einstellungen ändern. Zur Sicherheit verwenden Sie ein neues Benutzerprofil, um die Einstellungen erst einmal zu testen.

Starten Sie im Terminal

firefox -P

und erstellen und starten Sie ein neues Profil. Rufen Sie die Adresse „about:config“ auf und setzen Sie die folgenden drei Optionen

media.ffmpeg.vaapi.enabled
media.rdd-ffmpeg.enabled
widget.dmabuf.force-enabled

jeweils auf „true“. Danach starten Sie Firefox neu.

Für den Test der GPU-Auslastung starten Sie Nvidia X Server Settings und klicken auf „GPU 0“ ([Nvidia-Modell])“. Hinter „GPU Utilization“ und „Video Engine Utilization“ steigen die Werte, wenn die Hardwarebeschleunigung genutzt wird.