【FFmpeg】对比 d3d12va 、d3d11va、dxva2 这三种视频硬解方案

好的，我们来深入对比 D3D12VA、D3D11VA 和 DXVA2 这三种在 Windows 平台上的视频硬件解码方案。

这三者代表了微软视频加速技术的演进历程：DXVA2 (2007) -> D3D11VA (2012) -> D3D12VA (2015)。越新的技术，性能潜力越大、与现代图形API结合更紧密，但代价是复杂度更高，对系统和硬件的要求也更高。

特性	DXVA2	D3D11VA	D3D12VA
推出时代	DirectX 9 / Vista	DirectX 11	DirectX 12
API 类型	独立的媒体 API	基于 D3D11 的组件	基于 D3D12 的组件
稳定性	极高	非常高	良好
兼容性	极广	很广	较新
性能/延迟	一般（开销大）	良好	优秀
API 复杂度	中等	相对简单	非常复杂
内存管理	由驱动/API管理	由驱动管理	由开发者管理
与渲染管线集成	困难（需要拷贝）	良好（共享纹理）	优秀（无缝集成）
支持的新格式	仅基础格式	主流格式	所有格式，包括 AV1
推荐使用场景	兼容旧系统、最稳定优先	通用平衡之选、大部分现代应用	追求极致性能、AV1解码、D3D12应用

架构：它是一个相对独立于特定 DirectX 版本的媒体 API。它可以通过 D3D9 ExSurface 或 D3D11 Surface 来工作。
优点：
- 无与伦比的兼容性：支持 Windows Vista 及之后的所有系统。覆盖了海量的老旧硬件。
- 极高的稳定性：经过超过15年的打磨，驱动和软件都非常成熟。
缺点：
- 性能开销大： API 相对高层，驱动在背后做的转换和管理工作较多，导致延迟和CPU开销比现代方案高。
- 与现代渲染管线集成困难：解码出的图像通常需要一次额外的拷贝才能送入 D3D11 或 Vulkan 的渲染管线中进行后处理（如缩放、着色），这会消耗额外的带宽和时间。
- 不支持新格式：官方不支持 VP9、AV1 等现代编码格式。

架构：深度集成于 Direct3D 11。解码器本身就是 D3D11 设备的一部分。
优点：
- 良好的平衡性 ：在稳定性、兼容性和性能之间取得了完美的平衡。是当前 "默认" 或 "首选" 的硬解方案。
- 兼容性广：支持 Windows 7 及之后的所有系统。硬件支持范围从 NVIDIA Fermi/AMD GCN 1/Intel HD Graphics 开始，覆盖了绝大部分在用的PC。
- 易于使用：相比于 DXVA2 和 D3D12VA，其 API 更为简洁，资源管理由驱动负责，降低了开发难度。
- 高效的零拷贝集成：解码后的 NV12 纹理可以作为 D3D11 的共享资源（Shader Resource View），直接在 D3D11 渲染管线中进行后处理，无需额外拷贝。
缺点：
- 不支持最新的 AV1 硬件解码（官方路径）。

架构：深度集成于 Direct3D 12。继承了 D3D12 的底层、高性能设计哲学。
优点：
- 极致性能与低延迟：将资源管理（解码器堆）、同步（Fence）的控制权交给开发者，允许与图形计算任务进行最精细的同步和调度，最大限度地减少CPU开销和GPU空闲。
- 无缝的现代渲染管线集成：在 D3D12 应用中，解码表面可以直接绑定为渲染管线的资源，实现真正的零拷贝流程，对于云游戏、VR等高要求场景至关重要。
- 支持最新编解码器 ：是 AV1 硬件解码的官方 D3D 接口。未来新的编解码标准也会优先在此支持。
缺点：
- 极高的复杂度：开发者必须手动管理解码器堆内存、纹理数组和GPU同步，非常容易出错。
- 兼容性要求高：需要 Windows 10 (1709+) 或 Windows 11，以及较新的GPU（NVIDIA Maxwell 2+, AMD GCN 2+, Intel Skylake+）。

从 DXVA2 到 D3D11VA：集成与效率提升
- 关键变化：从"独立的媒体API"变为"图形API的一部分"。
- 带来的好处：解码表面直接就是 D3D11 纹理，实现了与图形渲染的"零拷贝"集成，大幅提升了效率。
从 D3D11VA 到 D3D12VA：底层化与控制力提升
- 关键变化：从"驱动托管"变为"开发者托管"。
- 带来的好处：去除了驱动层的大部分开销，赋予了开发者极大的优化空间，可以实现极致的性能。但同时，复杂性也急剧增加。

如何选择？

追求极限兼容性和稳定性（Legacy App）：
- 首选 DXVA2。如果你的用户可能还在用 Windows 7 或更老的显卡，这是唯一的选择。
开发新的通用应用程序（Default Choice）：
- 首选 D3D11VA。它在稳定性、兼容性和性能上取得了最佳平衡，能覆盖95%以上的用户和场景，且开发难度适中。
开发高性能专业应用（High-Performance App）：
- 如果你的应用本身就是基于 D3D12 的（如游戏引擎、云游戏客户端、高性能视频处理工具），或者必须支持 AV1 硬解 ，那么必须使用 D3D12VA。
- 你可以利用其底层特性来优化整个流水线，消除瓶颈。
采用回退策略（Best Practice）：
- 最健壮的现代媒体应用程序应该采用分层回退 策略：
  - 尝试初始化 D3D12VA（获取最佳性能和AV1支持）。
  - 如果失败（不兼容或出错），回退到 D3D11VA（获取优秀的平衡性）。
  - 如果再次失败，回退到 DXVA2（确保在老机器上还能用）。
  - 最后回退到 软件解码（保证无论如何都能播放）。

总结：

对于绝大多数用户和开发者而言，D3D11VA 是目前的事实标准和最稳妥的选择。而 D3D12VA 是面向未来的技术，为追求极致性能和新格式的应用铺平了道路。DXVA2 则逐渐退居为兼容性保障的"守门员"。