特集：ハードウェアアクセラレーションとは？その種類・特徴、汎用性＆メリット、対応ソフトまとめ

みなさんは「ハードウェアアクセラレーション（GPUアクセラレーション）」という言葉の意味を知っているのか。普段はよく耳にしていたが、意味は詳しく説明できない！という方が多いだろう。

以下では、ハードウェアアクセラレーション（GPUアクセラレーション）とはそもそも何なのか、ハードウェアアクセラレーションの意味や、ソフトウェアアクセラレーションとの違い、CPUとGPUの比較についてご解説する。

Part 1: ハードウェアアクセラレーションとは何か？その意味を徹底解説！

1. ハードウェアアクセラレーションとは？本当の意味は？

ハードウェアアクセラレーション（hardware acceleration）は、GPUアクセラレーションとも呼ばれ、パフォーマンスを改善するために使用される様々な技術の内の一つ。

CPUの負荷を低減しながら、DVDコピー/オンラインゲーム/4K・8K動画/HEVC動画などといったデジタルメディアの画質や音質の劣化を最小限に抑え、高品質・高圧縮・爆速で作業をこなす。

2. ハードウェアアクセラレーションとソフトウェアアクセラレーションの違いは？

ハードウェアアクセラレーションに対して、ソフトウェアアクセラレーションとはソフトウェア本体のコード、エンコード、デコード、変換エンジンやほかの技術を最適化させるもの。

もっと詳しく言えば、ソフトウェアアクセラレーションはソフトウェア自体の性能との関係が深い。

Part 2: ハードウェアアクセラレーション種類・特徴

ハードウェアアクセラレーション（GPUアクセラレーション）というと、多くの人がイメージするのは2007年にNVIDIAが開発したGPUアクセラレータではないだろうか。だが、時代の発展に伴って、ハードウェアアクセラレーション（GPUアクセラレーション）も多種多様となってきた。

現在、最も流行っているハードウェアアクセラレーション（GPUアクセラレーション）と言えば、Intelの「Quick Sync Video(QSV)」、NVIDIAの「NVENC」、AMDの「Video Codec Engine(VCE)」である。

1.　Intelの「Quick Sync Video(QSV)」について

■　意味：Intelの「Quick Sync Video(QSV)」は、インテル○Rクイック・シンク・ビデオと呼ばれ、Intelによって開発されたハードウェアによるビデオエンコード・デコード技術の名称。

■　用途：専用のメディア処理機能を利用してメディア処理を行い、爆速で簡単な動画の作成と変換を実現することが可能。例えば、3D動画の作成、動画編集、動画変換、動画再生、動画共有など。

■　動作環境：Intelの「Quick Sync Video(QSV)」を使うためには、必要な環境が不可欠。例えば、チップセット、対応ソフト、内蔵CPUのスペック、GPUクロックなど。

Intelの「Quick Sync Video(QSV)」で使えるCPUは下記の通り。

MPEG2/MPEG4 AVC用ハードウェアエンコーダを実装している専用回路であるQuick Sync Videoは、CPUパフォーマンスを図り、動画デコードや動画エンコードという一連の流れをハードウェアで処理させられるようにする。

Quick Sync Videoを使ってH.264/H.265エンコードを行うと、各世代のCPUは、使わない場合（ソフトウェアエンコード）と比べて、約3〜5倍の高速を示した。

上の表を見れば、QSVによってH.265（HEVC）エンコードは、5倍の高速となり、H.264エンコード速度の約1/2の速度である。だから、H.264エンコードに限って言えば、第3世代CPU以降、速度的には進化が見られず、PCの更新は必要ないことがわかった。

2. NVIDIAの「NVENC」について

■　意味：NVIDIAの「NVENC」とは、NVIDIAのビデオエンコードエンジンで、CUDAとほぼ同じ、CPUではなく、NVIDIAグラフィックスカードを使ってストリームをエンコーダできる。それで、専用ハードウェアで動画をエンコーダ、デコードすることで、CUDAコアとCPUは自由に他の計算集約型のタスクを実行できる。総合的に言えば、CUDAやCPUに基づいてのエンコーダと比較してみると、GPUに基づいてのNVENCはより高い動画エンコード速度を取得できる。

NVIDIA Tegra 3クアッドコアプロセッサに統合されたエンコードエンジンを基づいて，1080p動画エンコードを4〜8倍速で実現することが可能。更に、消費電力も、わずか数Wに抑えられ、CPUを利用したエンコードよりも省電力になる。

■　用途：NVIDIA NVENCアクセラレーションは、動画録画、動画変換、ライブストリーミング、ゲーム遊び、ゲーム画面録画など。ということは、CPUの負荷を低減しながら、より良い高画質・高速・高圧縮率でHEVC（H.265）/H.264/4K動画/Web動画を再生できる。

■　対応ソフト：�@、Nvidia純正の「ShadowPlay」；�A、Open Broadcaster Softwareでのキャプチャ；�B、Bandicamでのキャプチャ；�C、AviUtlの「拡張 NVENC 出力」プラグインによるエンコード；�D、Adobe Media Encoderの有料製「NVENC_export」プラグインでのエンコード；

NVIDIA NVENCアクセラレーションは「CPUを使わずメモリー間の転送量を減らせる」「スケール化がしやすくなる」「低遅延で高性能で高密度」「ブログラミングがしやすい」といったメリットを持ちながら、QSVと比較してみるとNVIDIA NVENCアクセラレーションの方が高速である。

NVENCを使ってMP4(H.265/HEVC)にエンコードし、エンコード時間は元動画の1/3以下の3分7秒、CPU使用率も30〜50％台、エンコード作業中PC全体の消費力は120〜135W、CPUコア温度は53度前後を推移させる。テスト結果は下記の表を参考にしてください。

H.264/AVC(MP4)形式で出力

H.265/HEVC(MP4)で出力 ※デフォルト設定

H.265/HEVC(MP4)に出力

3. AMDの「Video Codec Engine(VCE)」について

■　意味：AMDの「Video Codec Engine(VCE)」は、全てのエンコード（ファイル圧縮）作業をハードウェアで行うハードウェアアクセラレーションである。AMDのグラフィックカードに搭載されている「H264 (AMD VCE)エンコーダー」を利用すると、システムへの負荷を軽減し、圧縮率が非常に高い設定で、画質の劣化を抑えて効率的に動画を保存できる。

IntelのQSVに負けすに劣らずの爆速でH.264/4K/H.265（HEVC）/tsファイルをエンコードできる。AMD APP技術より、プログラムを実行する時CPUのスペースとソース（他のアプリケーションやタスクに使用できる）を節約できる。AMD APPアクセラレーションを使って、動画をエンコードするのはコンピュータのCPUではなく、AMDのGPUで処理している。

■　用途：グラフィック処理や動画処理はもちろん、高負荷なゲームなどメディアリッチアプリケーション利用によるPCのパフォーマンス低下や減速軽減、やマルチタスク作業の効果的・確実に実行できる。

■　動作環境：AMD APP技術を利用する前、AMDのグラフィックスドライバをインストールする必要がある。

AMD App アクセラレーションは AMD Radeon TM HD 6000シリーズ以上のGPUで利用できる一連の技術で、動画品質を改善し、アプリケーションのパフォーマンスを強化し、変換速度を大幅に上げられる。

4.画質・速度・圧縮率ではIntel？AMD？Nvidia?どっちが良い？

大まかに言えば、ハードウェアアクセラレーションは、CPUアクセラレーション（IntelのQuick Sync Video(QSV)とAMDのVideo Codec Engine(VCE)）とGPUアクセラレーション（NVIDIAのNVENC）の二つがある。以下では、CPUとGPUの違い、及び画質・速度・圧縮率ではIntel？AMD？Nvidia?どっちが良いかについてご紹介する。

パフォーマンスではCPUとGPUの違いはどこ？

CPUは、Central Processing Unitの略称、中央演算処理装置、プロセッサーと呼ばれる。コンピューター全体を制御し、複雑な処理をするのに優れている。

GPUは、Graphics Processing Unitの略称、縦、横、奥行きなどの位置情報を計算し、映像を表示させたり、高画質の美しい映像を、滑らかに動かす役割を担っている。画面の描画を専門に処理し、大量の単純な計算をするのに優れている。

詳しく言えば、CPUは逐次処理用に最適化された2〜3個のコアからなり、GPUは複数のタスクに同時に対応できるよう設計された何千ものより小さく、より効率的なコアで構成されている。GPUは、様々な種類のプラットフォームにおけるアプリケーションを加速化している。

「64×速い」「ライバル製品より5×速い」「他のエンコードソフトウェアより16×速い」「入力：370コーデック」「出力：420＋プロファイル」「サポートされているWeb動画サイト：1000＋」といったメリットを持ち、MacX Video Converter Proを使って、DVD＆動画＆音声ファイルを高速・高品質でエンコードできる。

�@、速度：

入力：MPEG4 HD 1080P、10 分間 1.5GB

出力：H.264 480x360

入力：MKV H.265 4K, 10.54分間 3.7GB

出力：H.264 1080x720

総合評価：

●　720P動画に対して、NVIDIAとAMDのハードウェアアクセラレーションの方が速い。2046p動画に対しては、IntelのQSVハードウェアアクセラレーションを利用すればいい。

●　フルHD（1920x1080）エンコードに対しては、NVIDIAのNVENCはIntelのQuick Sync Video(QSV)とほぼ同じだが、1080p動画から640p動画に変換する場合は、Intelの「Quick Sync Video(QSV)」の方がNVIDIAの「NVENC」より素晴らしい。

●　動画ファイルのサイズが非常に大きく、動画（例えば、4K Ultra HD/3Dゲーム・映像など）をエンコードする場合、Intelの「Quick Sync Video(QSV)」はNVIDIAの「NVENC」、AMDの「Video Codec Engine(VCE)」より素晴らしい。

�A、画質：

画質ではIntelの「Quick Sync Video(QSV)」、NVIDIAの「NVENC」、AMDの「Video Codec Engine(VCE)」はほとんど差異はない。例えば、720pなら7mbps、1080pなら12mbpsでエンコードでき、どのハードウェアアクセラレーションを使ってもほとんど同じ。強いて言えば、AMDの「Video Codec Engine(VCE)」＞Intelの「Quick Sync Video(QSV)」＞NVIDIAの「NVENC」だと思う。

Intelの「Quick Sync Video(QSV)」は綺麗だがすこしぼやけ、NVIDIAの「NVENC」はグラデ部が荒れ、AMDの「Video Codec Engine(VCE)」はIntelの「Quick Sync Video(QSV)」ほどではないけど少しぼやけて、NVENCほどではないけどグラデ部が少し荒れる。

Part 3：ハードウェアアクセラレーションのメリット＆動作環境

ハードウェアアクセラレーションの意味、種類、それぞれの特徴を了解してから、どう思っている。ハードウェアアクセラレーションはとても便利なものだろう。

デジタル製品の発展と共に、動画エンコード作業も最も流行ってきた。特に、4K/8K、3Dゲーム、HEVC（H.265）などといった高い解像度の映像が多くなってきて、ファイルサイズが非常に大きく、ソフトウェア（コンピュータープログラム）による実装で処理したのではレイテンシやスループットが遅く、消費電力も大きいなどといったトラブルが発生され、ハードウェアアクセラレーションはそれら問題を解決するために開発された。

デジタル製品の発展と共に、動画エンコード作業も最も流行ってきた。特に、4K/8K、3Dゲーム、HEVC（H.265）などといった高い解像度の映像が多くなってきて、ファイルサイズが非常に大きく、ソフトウェア（コンピュータープログラム）による実装で処理したのではレイテンシやスループットが遅く、消費電力も大きいなどといったトラブルが発生され、ハードウェアアクセラレーションはそれら問題を解決するために開発された。

以下では、ハードウェアアクセラレーションのメリット＆動作環境についてご紹介する。

ハードウェアアクセラレーション（GPUアクセラレーション）のメリット

ハードウェアアクセラレーション（GPUアクセラレーション）はどんなおトクなメリットがあるのだろうか。一つずつ見ていくことにしよう。

�@ 、CPUの負荷を低減させながら、元の動画の画質や音質の劣化を最小限に抑える。

�A 、古い、性能も劣るコンピューターでも動画エンコードをサクサク処理できる。

�B 、GPUレンダリングで動画をエンコードするのはCPUだけでエンコードするより1倍くらい速くなる。

�C 、爆速はもちろん、エンコードされた動画も高品質で出力できる。

ハードウェアアクセラレーション（GPUアクセラレーション）の必要動作環境

ハードウェアアクセラレーション（GPUアクセラレーション）を使うための必要動作環境は何であるのか。お使いのコンピューターはハードウェアアクセラレーション（GPUアクセラレーション）を利用できるのか。ハードウェアアクセラレーションが使用不可能になるのはどうしてであるのか。以下では、エラーなしでハードウェアアクセラレーションを使える動作環境についてご紹介する。

�@ 、Intelの「Quick Sync Video(QSV)」、NVIDIAの「NVENC」、AMDの「Video Codec Engine(VCE)」のいずれも最新ドライバーが必要。

�A 、お使いのコンピューターがハードウェアアクセラレーションの使用をコントロールすることが可能であるかチェックする。

�B 、対応ソフトウェアが必須。つまり、Intelの「Quick Sync Video(QSV)」、NVIDIAの「NVENC」、AMDの「Video Codec Engine(VCE)」はアプリケーション側のサポートが必要。動画エンコードを行う時、お使いのソフトウェアがハードウェアアクセラレーションに対応しているかチェックしておく。

�C 、アプリケーションやソフトウェアはもちろん、ハードウェア、OSのサポートも不可欠。

�D 、製品とビデオ グラフィックス・カード・ドライバの最新のサービス・パックが実行されていないと、ハードウェアアクセラレーションが正常に動作できない。

�E 、グラフィックス ドライバまたはビデオ・カードが破損したり、古かったり、交換性を持っていないと、あるハードウェアアクセラレーションを利用できないケースがある。

�E 、グラフィックス ドライバまたはビデオ・カードが破損したり、古かったり、交換性を持っていないと、あるハードウェアアクセラレーションを利用できないケースがある。

Part 4: ハードウェアアクセラレーション対応ソフトウェアおすすめ

ユーザーレビューが高評価だったハードウェアアクセラレーション対応ソフトウェアの中から、ぜひ一度体験したいものや初心者のおすすめのソフトウェアをランキング形式でまとめてみた。いずれも使いやすくて、直感的で、圧倒的スピード感や最新技術を味わえる。

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