git.sesse.net Git - nageru-docs/blob - hardware.rst

   1 Hardware requirements
   2 =====================
   3
   4 Nageru is designed to be as plug-and-play as possible, but by nature,
   5 a software video mixer requires a certain amount of hardware with associated
   6 drivers.
   7
   8 Working OpenGL
   9 --------------
  10
  11 Nageru uses your computer's graphics processing unit (GPU) extensively,
  12 through OpenGL. The use of the GPU is the reason why Nageru can deliver
  13 high-quality (as in e.g. gamma-correct fades and high-quality scaling)
  14 HD video without a monster CPU, but it also comes with certain caveats.
  15
  16 In particular, Nageru's use of multithreaded OpenGL trickles bugs in
  17 some drivers, as most games access the GPU from only one thread;
  18 Mesa didn't work properly at all before version 11.2, and there are still
  19 bugs left as of 13.0. However, in general, Intel GPUs from the Haswell
  20 generation and newer should work well with Nageru as long as you stick to
  21 720p60 (ie., no 1080i inputs, which require deinterlacing). NVIDIA's
  22 proprietary drivers (occasionally known as nvidia-glx) are generally excellent
  23 and should give few issues in this regard.
  24
  25 If you see Nageru dying with a message about “GL error”, or segfaulting with
  26 the stack trace pointing into libGL.so, your first intuition should be to check
  27 that you have the latest drivers for your GPU.
  28
  29
  30 .. _digital-intermediate:
  31
  32 VA-API H.264 encoding (optional)
  33 --------------------------------
  34
  35 Even on modern networks and with today's large SSDs, uncompressed HD video is a
  36 bit unwieldy to send around (uncompressed 720p60 4:2:0 is about 79 MB/sec,
  37 or 663 Mbit/sec). Nageru creates a high-bitrate H.264 stream of the finished
  38 output as a sort of “digital intermediate” that can much easier be stored to disk
  39 (for future editing or re-streaming) or sent to an encoder on another machine
  40 for final streaming.
  41
  42 Although you can use software encoding through x264 for
  43 the digital intermediate, it is generally preferred to use a hardware encoder
  44 if it is available. Currently, VA-API is the only hardware encoding method
  45 supported for encoding the digital intermediate, although Nageru might support
  46 NVIDIA's NVENC at some point in the future. In particular, this means that
  47 Intel Quick Sync Video (QSV), the hardware H.264 encoder present on all modern
  48 Intel GPUs, is supported.
  49
  50 QSV is more than fast enough to keep up with 720p60 in
  51 realtime without eating appreciably into the power budget, but it is not
  52 competitive with the top H.264 encoders in terms of quality per bit. Also,
  53 the stream is encoded using *constant quality* (fixed quantizer), not
  54 constant bitrate, which means the bitrate will vary strongly with content.
  55 (For practical material, the quantizer used by Nageru will end up around
  56 25 Mbit/sec for 720p60, and be nearly visually lossless so as to allow
  57 further editing or transcoding without strong generational loss.) Thus, the
  58 QSV stream is not intended for streaming to end users of the Internet; it will
  59 need to be reencoded by some external means, or you can use Nageru's x264
  60 support to produce a user-facing stream in addition to the digital intermediate
  61 (see :doc:`streaming`).
  62
  63 If possible, Nageru uses zerocopy from the GPU to the VA-API buffers in order to
  64 reduce memory transfer bandwidth.
  65
  66
  67 Video capture cards
  68 -------------------
  69
  70 If you do not have enough cards to satisfy your theme when you start up
  71 Nageru, *fake cards* will be instantiated. They produce a simple color
  72 (depending on the card) and no audio (unless you give the --fake-cards-audio
  73 command-line flag, in which case they will produce a tone). USB hotplug
  74 is supported; once you insert a new card, it will automatically be detected
  75 and takes the place of one of the fake cards.
  76
  77 Currently, Nageru supports only Blackmagic's capture cards; specifically,
  78 it does not support Video4Linux. This may change in the future if cards
  79 come along that significantly improve upon Blackmagic's lineup in terms
  80 of features, price or stability. (Most other cards fail on all three counts.)
  81
  82 There are separate drivers for the USB and PCI cards. (Thunderbolt cards,
  83 although rare, count as PCI cards in this respect.) The USB cards are
  84 handled by a driver called *bmusb* that is built into Nageru; they require
  85 working USB3 on your machine, but nothing else. (Kernel versions prior to
  86 4.6 are not recommended, though. If you get USB issues, upgrade your kernel.)
  87 The cards autodetect their input, but unfortunately has no 1080p60 support,
  88 which means that most laptops plugged in will default to 1080i60, which
  89 probably is not what you want. (In particular, the YADIF deinterlacer
  90 employed by Nageru puts a lot of strain on the GPU; too much for most
  91 Intel GPUs.)
  92
  93 The PCI cards (known as DeckLink) require Blackmagic's proprietary driver
  94 (`Desktop Video <https://www.blackmagicdesign.com/support>`_) installed
  95 and working. It is non-free and thus not included in most Linux distributions.
  96 However, the SDK is not needed for building Nageru; the required headers
  97 are free and included. Most of the PCI cards autodetect, but for some older
  98 versions, you will need to right-click on the input to set the right mode.
  99
 100
 101 Video format conversion
 102 -----------------------
 103
 104 If you have an input source with a different resolution than the native mode
 105 (720p by default, but you can change this using the -w and -h command line
 106 parameters), Nageru will scale transparently for you using a Lanczos3
 107 filter (or rather, the :doc:`theme <theme>` will). This requires some extra GPU power,
 108 so if you can avoid it, use the native mode. Similarly, if you connect an
 109 interlaced input, Nageru will automatically deinterlace for you.
 110
 111 Frame rates are automatically converted; one input is designated as the
 112 **master clock** (right-click on an input to select it as such), and gets
 113 to dictate the frame rate of the output. Inputs with differing frame rates
 114 will get frames duplicated or dropped as needed (with adaptive queuing to
 115 account for clock and jitter).
 116
 117 Nageru works in 16-bit floating-point RGBA internally. High-quality conversion to and
 118 from subsampled Y'CbCr (typically 4:2:2 for inputs and 4:2:0 for outputs)
 119 is done transparently on the GPU. Input and output is 8-bit Y'CbCr by default,
 120 but be aware that 8-bit Y'CbCr, however common, cannot capture the full color
 121 fidelity of 8-bit RGB (not to mention 10-bit RGB). If you have spare GPU power,
 122 you can enable 10-bit Y'CbCr input and output with --10-bit (before Nageru 2.2.0,
 123 you needed to use --10-bit-input and --10-bit-output as separate flags),
 124 although you should be aware that client
 125 support for 10-bit H.264 is very limited. Also, Quick Sync Video does not
 126 support 10-bit H.264 encoding, so in this case, the digital intermediate needs
 127 to be encoded in software.
 128
 129
 130 Performance tips
 131 ----------------
 132
 133 It is strongly recommended to have the rights to run at real-time priority;
 134 it will make the USB3 threads do so, which will make them a lot more stable.
 135 (A reasonable hack for testing is probably just to run it as root using sudo,
 136 although you might not want to do that in production, but instead grant
 137 your regular user permissions in /etc/security/limits.conf.) Note also that if you
 138 are running a desktop compositor, it will steal significant amounts of GPU
 139 performance. The same goes for PulseAudio.
 140
 141 Nageru tries to lock itself into RAM if it has the permissions to do
 142 so, for better realtime behavior. (Writing the stream to disk tends to
 143 fill the buffer cache, eventually paging less-used parts of Nageru out.)
 144 Again, this is something you can set in limits.conf.