把 GPX 路線動畫交給 GPU：Windows 原生工具的設計與輸出證據

GPX 是用來保存 GPS 路線點的檔案格式；它很適合保存路線，卻不適合直接講故事：讀者看見的是一串座標，不是路線如何穿過地圖、距離如何累積，或爬升在哪裡發生。GPX Animator GPU Edition 是我做的 Windows 原生工具，讓這些資料在地圖上變成一段可以播放的動畫，再輸出成 MP4。

下面從一份 GPX 路線出發，說明地圖動畫的製作流程、GPU 繪圖與影片編碼，以及實際輸出的效果。

GPU 先解決哪一段問題？

路線的距離與高度仍然要先被整理；GPU 解決的是「把已整理的場景畫出來並輸出成影片」這一段。公開 repository 的主流程是 Windows native Rust desktop app：先用 D3D11/Direct2D（Windows 的繪圖 API）畫出地圖與路線，再放進 NVIDIA RTX texture（GPU 可直接讀寫的畫面緩衝），由 NVENC（NVIDIA 的硬體編碼器）轉成 HEVC（High Efficiency Video Coding，也就是 H.265）或 H.264，最後封裝成 MP4。

工具需要 Windows 10/11 x64 與具備 NVENC 的 NVIDIA RTX GPU，繪圖與影片編碼都在這條硬體流程上完成。

載入一份 GPX 路線

以一段 0706 route run 為例，程式載入後會顯示：

• 路線長度：61.27 km
• 爬升：794 m
• GPS 點：4,161 個
• 程式會移除停留點

固定路線測試 golden_0706 檢查 4,161 個來源點、61,270.092 公尺距離（允許誤差 0.5 公尺）、約 794 公尺爬升，以及停留點移除結果。

Windows 版工具載入 GPX 路線後的畫面：地圖上顯示行程軌跡、距離、高度和移除停留點後的結果。

從載入到輸出，真正要對齊的是什麼？

實際流程是先載入一段路線，確認地圖上的路線與統計值，再選擇輸出設定。Follow camera（跟隨鏡頭）讓畫面沿著路線前進；Fit camera（完整路線鏡頭）則保留整段路線的空間關係。兩種模式都可以保留衛星地圖、HUD 與海拔圖，讓最後的影片不只是地圖上有一條線，而是能看出目前走到哪裡、爬升如何變化。

輸出設定

這次 0706 recorded output 使用的設定是：

• 畫面比例：16:9
• 解析度：1080p，也就是 1920×1080
• 影格率：30 FPS
• 編碼：H.265 / HEVC
• 影片秒數欄位：20 秒
• 品質：高畫質

GPU 負責把地圖動畫畫出來，HEVC 負責把畫面壓成 MP4。這裡的 30 FPS 是這次記錄的輸出設定，不是工具唯一支援的 frame rate；目前版本的 UI 也提供 4K、2.5K、1080p、720p 與 60 FPS 選項。

輸出設定提供 4K 與 60 FPS 選項。

另一組可選設定：2.5K、鏡頭跟隨、HEVC 和 60 FPS。它和下方展示的 1080p 影片是不同設定。

按下輸出後，進度列會顯示 Rendering 和目前的處理速度。

輸出進度顯示畫面繪製速度；成品影片按選定的影格率播放。

輸出結果

作者保存的輸出記錄列出以下檔案資訊；記錄中說明它曾由 FFmpeg 讀取：

• 1920×1080，16:9
• 30 FPS
• HEVC Main
• 750 frames
• 實際長度 25 秒

介面上的秒數是輸入設定；成品影片的實際長度仍應以輸出檔案為準。

輸出影片會把紅色路線、目前公里數、海拔數字，以及右上角的海拔圖一起寫進畫面。

輸出影片畫面顯示紅色路線、目前里程與高度；地圖和高度圖保留了行程進度。

技術重點

程式讓畫面留在顯示卡中處理，再交給硬體編碼器產生 MP4，減少每一張畫面在 GPU 與 CPU 之間搬動的成本。

影片會呈現隨鏡頭推進的路線、同步更新的公里數與海拔，以及整段行程的高度曲線。

這次示範能告訴我們什麼？

這次測試使用一條 61.27 公里、4,161 個定位點的路線，爬升約 794 公尺；工具能把路線畫在地圖上、同步顯示距離與高度，並輸出一支 1920×1080、每秒 30 格、長 25 秒的影片。

這次成品為 1080p、30 FPS；輸出進度曾顯示 183.5 FPS 的繪製速度。

使用時需要知道的事

• 這是 Windows 原生工具；沒有符合 NVENC 的 NVIDIA RTX GPU 時，輸出會被拒絕，而不是靜默改用 CPU 或另一家 GPU 的 fallback。
• 第一次輸出可能會先下載地圖；之後會使用本機快取。離線時若缺少地圖，程式會用簡化底圖補上。