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用于 GPU 图像处理的 Fastvideo SDK

更新日期: 2026年8月4日

Fastvideo SDK 是一个 C++/CUDA 库，在 NVIDIA GPU 上运行完整的相机图像处理流水线 — 从原始图像采集到 JPEG 或 JPEG2000 压缩与存储 — 无需往返 CPU。在 NVIDIA GeForce RTX 4090 上，完整的 RAW 转 RGB 流水线之快，以至于端到端吞吐受限于 SSD 而非 GPU：完全在 GPU 内存中运行时，它以约 60 fps 处理一帧 65 MPix 图像；而读写磁盘的完整工作流对 12 位 4K 图像端到端最高达 60 fps。单个模块的速度远高于此 — JPEG 编码约 5500 fps（Full HD）或 3800 fps（4K），视觉无损的 JPEG2000 编码最高约 2100 fps（2K，批处理模式），去马赛克最高 69 GPix/s。帧只上传一次，端到端在 GPU 内存中处理，结果即可实时用于显示、流式传输或写入磁盘。

该 SDK 面向同时看重吞吐与画质的应用：机器视觉与工业相机、数字电影、广播、医学影像、航空、航天与街景成像，以及基于 NVIDIA Jetson 的嵌入式系统。除相机流水线外，相同组件还支撑离线 RAW 处理、FFmpeg 编解码器与滤镜，以及 AI 应用的预处理。

Fastvideo SDK 一览

• 简介：带 CUDA 后端的 C++ 库，附带示例程序与源码、API 与文档
• 流水线：从 RAW/拜耳到压缩输出的完整 ISP，全部在 GPU 上
• 输入来源：相机、采集卡、HDD/SSD/RAM 或 GPU 内存
• 输入格式：PGM、BMP、PPM、JPG、YCbCr、RAW、DNG、字节数组、OpenGL 纹理/PBO
• 输出：通过 OpenGL 显示，JPEG 与 JPEG2000 压缩流，AVI/MXF 容器
• 平台：Windows 10/11、Linux Ubuntu、Linux4Tegra；从移动端到服务器的 NVIDIA GPU，含 Jetson
• 性能：以 4K 到 12K 及以上分辨率实时处理多相机流水线

Fastvideo SDK 性能基准

Fastvideo SDK 各模块在 GPU 上有多快？

NVIDIA GeForce RTX 4090 上主要 SDK 模块的代表性峰值吞吐（纯 GPU 处理时间，24 位彩色；模式在各行注明）。具体数值取决于您的 GPU、分辨率与质量 — 完整的逐模块结果见所链接的基准页面。

RAW→RGB 各行为完整 ISP 流水线：内存内情形受限于 GPU，而端到端情形受限于 SSD 而非 GPU。JPEG 数据为单线程单图；JPEG2000 数据为多线程批处理模式 — 单图结果与完整表格见 JPEG2000 编码器与解码器基准页（英文）。JPEG 编解码器在 24 MPix（6K）帧上达到约 117 GB/s。每个模块的详细基准（英文）另见相应页面。

为什么选择 Fastvideo SDK

为什么在 GPU 上运行完整的图像处理流水线？

整条流水线都在 GPU 上，而非只有其中一部分。若数据在各阶段之间必须往返 CPU，单个 GPU 加速环节就失去了优势。Fastvideo SDK 让整条流水线保持在 GPU 内存中，因此 PCIe 总线只被跨越两次 — 原始数据进、最终结果出。这正是让实时 4K 与多相机处理在实践中可行的原因。

性能不以牺牲画质为代价。每个模块都以在画质上不逊于最好的 CPU 实现为目标 — 包括双边与 NLM 去噪、DFPD 与 MG 去马赛克，以及 Lanczos 缩放 — 同时运行得明显更快。每个主要模块公布的基准（英文）印证了这一点。

一套 SDK 覆盖整个 NVIDIA 产品线。相同的 API 可运行在从 Jetson 模块到笔记本、桌面与服务器 GPU 的一切设备上。在工作站上开发的应用无需改动代码即可部署到嵌入式 Jetson 系统 — 变化的只是性能上限。

降低最终应用的总成本。GPU 处理减轻了 CPU 负载，因此单台机器即可承担原本需要多台才能完成的工作 — 每套相机系统所需的计算机更少、机架空间更小、维护更简单。SDK 与第三方 CPU 及 GPU 库兼容，因此能集成到既有应用中，而非取代它们。

图像与视频处理 SDK 特性

图像采集

• 从相机、采集卡、HDD/SSD/RAM 或 GPU 内存导入图像
• 输入格式：PGM、BMP、PPM、JPG、YCbCr、RAW、DNG、字节数组、OpenGL 纹理或 PBO

RAW 域处理

• RAW 数据线性化
• 暗场扣除（消除 FPN）
• 平场校正（阴影校正）
• 动态坏点校正
• 灰度图像像素合并（binning）
• 白平衡
• 每个拜耳通道的 1D LUT
• RAW 直方图与 RAW 拜耳曲线（master 与 RGB）
• RAW 去噪 — 开发中
• RAW 域色差去除（英文） — 开发中

去马赛克

• 算法：HQLI、L7、DFPD、MG
• 带像素合并（binning）的去马赛克（B2、B4、B8）
• 去马赛克后滤波 — 开发中

颜色与色调

• 曝光校正与高光恢复
• 基于矩阵配置文件的颜色校正
• 颜色变换：RGB↔YCbCr、RGB↔HSV 等
• 用于 RGB 或 HSV 色调映射的复合或逐通道 8/10/12/14/16 位 1D LUT（Hue→Hue、Hue→Saturation 等）
• RGB 与 HSV 的 3D LUT
• 伽马变换（复合或逐通道）
• 面向广播的 Rec.601（SD）、Rec.709（HD）、Rec.2020（4K）变换

去噪与增强

• 去噪：双边、NLM
• Unsharp Mask（USM）锐化
• 去紫边（Defringe）
• ALTMapper 算法色调映射 — 开发中
• 去雾与除霾 — 开发中

几何变换

• 裁剪、缩放（下采样或上采样）
• 旋转 90/180/270 度，翻转
• 标准重映射（remap）：任意角度旋转、仿射、透视、投影、任意变形

分析与监看

• RGB 直方图
• RGB Parade（分量图）
• 波形监视器（Waveform）

输出与编解码器

• 通过 OpenGL 实时显示输出
• JPEG 编解码器（每通道 8/12 位）
• JPEG2000 编码器与解码器（每通道 8–16 位，分块、批处理、多线程、多线程批处理）

流水线基础设施

• 用于提升性能的 stream-per-thread 支持
• Linux 的 CUDA MPS 支持
• 用于高性能视频处理的 GPU 上 FFmpeg 滤镜与编解码器

SDK 可选项

以下模块也是 SDK 的一部分。它们面向较不常见的任务，按需授权。

扩展格式支持

• 各种 RAW 格式的解包模块
• RAW 与 DNG（CinemaDNG）图像与视频处理
• MLV RAW 视频处理
• OME-TIFF、BigTIFF、GeoTIFF 支持（分块、金字塔、编码）
• 面向高位深图像传感器的 HDR

视频编解码器

• H.264 编解码器（NVENC 与 NVDEC）
• H.265 编解码器（NVENC 与 NVDEC）
• 面向 FFmpeg 的 GPU J2K 编解码器

I/O 与集成

• 来自 SD/HD-SDI 与 3G/6G/12G-SDI 采集卡的输入：Blackmagic、Imperx
• 面向实时图像处理的多相机解决方案（英文）

兼容性

• 操作系统：Windows 10/11、Linux Ubuntu、Linux4Tegra (L4T)
• NVIDIA GPU：Pascal、Volta、Turing、Ampere 与 Ada 各代 — 移动端、笔记本、桌面与服务器型号；对最新几代 GPU 的支持进行中
• NVIDIA Jetson：Nano、Xavier NX/AGX、Orin NX/AGX
• CUDA 12.6；Windows 上 MSVS 2022
• 附带含源码的 C++ 示例程序、视频处理 API 与手册
• 与 FFmpeg 的 Motion JPEG 集成（读/写）；FFmpeg 采用 LGPL v2.1

带源码的 SDK 示例程序

• CUDA JPEG 编解码器
• 去马赛克，以及去马赛克 + JPEG
• 去噪器
• 缩放器
• J2K 编解码器
• SDI 转换器
• JPEG Resize（Jpeg2Jpeg）：JPEG 解码、裁剪、缩放、锐化、JPEG 编码
• C++ 与 CUDA 相机应用：原始数据采集与解包、暗场扣除、阴影校正、白平衡、曝光校正、去马赛克、亮度与色度去噪、颜色校正、带 LUT（曲线与色阶）的色调映射、旋转、裁剪、缩放、重映射（remap）、去畸变、锐化、OpenGL 输出、JPEG 或 JPEG2000 压缩、写入 AVI（MJPEG）或 MXF（JPEG2000）
• FFmpeg Remap 滤镜（英文）
• FFmpeg J2K 解码器（英文）

Fastvideo 在 GitHub 上的开源项目

• PGM2DNG 转换器 — 将 PGM 图像转换为 DNG
• GPU Camera Sample — 面向机器视觉与工业相机、带 GPU 图像处理的软件；同一仓库提供 Windows 二进制文件

可下载的基于 GPU 的演示程序

• JPEG 编解码器
• JPEG2000 编解码器
• 去马赛克
• 缩放器
• Fast CinemaDNG Processor
• 用于 XIMEA 相机的 FastVCR 软件
• 用于 Emergent Vision 相机的 FastVCR 软件（英文）

许可与定制开发

我们向软件开发者、相机制造商、系统集成商与经销商授权面向 Windows、Linux 与 L4T 的 GPU 图像与视频处理 SDK 及其组件。该 SDK 已用于从机器视觉到数字电影与广播的广泛实时成像应用（英文）。

Fastvideo 也根据客户需求开发定制的图像与视频处理方案，并提供集成服务以将 SDK 与您既有的软件对接。如果您的图像处理流水线包含本页未列出的阶段，请联系我们讨论 — 也可查看我们开发中的项目（英文）。

SDK 的演示版本、文档、授权细节与报价可应要求提供 — 请使用下方联系表。

常见问题

什么是 Fastvideo SDK？

Fastvideo SDK 是一个 C++/CUDA 库，在 NVIDIA GPU 上运行完整的相机图像处理流水线 — 从原始采集、去马赛克、去噪、颜色与色调处理、缩放，到 JPEG 与 JPEG2000 压缩 — 全部在 GPU 内存中完成。

它有多快？

在 NVIDIA GeForce RTX 4090 上，完整 RAW 转 RGB 流水线在 GPU 内存中以约 60 fps 处理一帧 65 MPix 图像（12 位 4K 端到端最高 60 fps，此时吞吐受限于 SSD 而非 GPU）。单个模块更快：JPEG 编码约 5500 fps（Full HD）与 3800 fps（4K），视觉无损 JPEG2000 编码最高约 2100 fps（2K，批处理模式），去马赛克最高 69 GPix/s — 参见基准测试方法（英文）。

支持哪些 GPU 与平台？

任何支持 CUDA 的 NVIDIA GPU，从 Jetson 嵌入式模块（Xavier、Orin）到笔记本、桌面与服务器显卡，运行于 Windows 10/11、Linux Ubuntu 与 Linux4Tegra。相同的 C++/CUDA API 无需改动代码即可覆盖整个产品线。

SDK 覆盖哪些流水线阶段？

RAW 域处理、去马赛克、去噪、颜色校正与色调映射、几何变换、分析与监看，以及输出编解码器 — JPEG、JPEG2000，以及通过 NVENC/NVDEC 的 H.264/H.265。它还集成 GPU 上的 FFmpeg 滤镜与编解码器。

我能自己测试性能吗？

可以。下载各模块的免费演示程序（英文），在您自己的 GPU 上测量速度 — 参见基准测试方法（英文）与 Fastvideo SDK 基准报告（PDF）。

CUDA 图像处理 SDK 路线图

Fastvideo SDK 是自 2009 年起开发与打磨的成熟产品；其最新版本（2026）新增了对最新 NVIDIA GPU 与 CUDA 版本的支持。以下为最近新增内容与当前进行中的工作。

已发布：

• 基于 GPU 的 ISP 的延迟改进（英文）
• 高质量色彩标定软件
• CUDA 12.6 支持；Jetson Orin 的 CUDA 12.2 支持
• 用于 XIMEA 相机的 FastVCR 软件（Jetson 上带相机控制的实时 RAW 处理）

进行中：

• 用于单帧 HDR 的 ALTMapper（自适应局部色调映射）引擎
• 带自标定的 RAW 域色差去除（英文）
• RawZipper — GPU 上用于有损压缩的 RAW 拜耳编解码器
• CUDA 13.3 支持
• Jetson Thor 支持
• 加速重映射（Remap）
• GPU 内存管理器

关于作者

Fyodor Serzhenko 博士，Fastvideo 创始人兼 CEO。他于 1993 年在莫斯科物理技术学院（MIPT）获得博士学位。自 2009 年起，他一直领导 Fastvideo 基于 GPU 的图像编解码器与 ISP 模块（包括 Fastvideo SDK）的开发。LinkedIn。

为什么这些结果可信

Fastvideo 自 2009 年起开发基于 GPU 的图像处理软件。我们的编解码器严格遵循相关标准 — JPEG（ITU-T T.81 / ISO IEC 10918）与 JPEG2000（ITU-T T.800 / ISO IEC 15444），开源工具详见 GitHub。我们公布的每一项性能数据均可复现：请参阅测试方法（英文），下载 Fastvideo SDK 基准报告（PDF），并在您自己的 GPU 上测量。