3.1 第1代PureVideo HD-开始硬解加速
2004年12月,NVIDIA正式推出了PureVideo技术,这是一项基于GeForce 6/7系列GPU中整合的可编程视频处理引擎,能够对H.264、VC-1、WMV-HD和MEPG-2等高清视频播放进行硬件加速的显卡特色技术,能提升图形芯片的视频播放性能,主要作用是获得更低的CPU占用率与更清晰的画面,呈现家庭影院级高清视频。
2006年6月,NVIDIA在PureVideo基础上又推出了PureVideo HD技术,实际上它是PureVideo的超级组合,包括了PureVideo的所有功能,另外还有用于播放HD DVD和Blu-ray影片的先进技术。PureVideo HD将高清影片解码加速硬件与后处理功能、HDCP电路结合起来,并集成了HD影片播放器,可以在PC上提供影院级效果的Blu-ray和HD DVD影片播放。
GeForce 7系列中的第一代PureVideo HD技术,对H.264/VC-1进行解码的时候能将其中的Motion Compensation(动态补偿)及Deblocking(去方块滤波)工作交给显卡GPU,Bitstream Processing/Entropy Decode(位流处理/熵解码)及Inverse Transform(离散余弦逆转换)工作就仍然由CPU负责,在一定程度上能减低了对CPU的负担。
【小知识:在进行解码回放时,需要进行四个步骤处理,即Bitstream Processing、Inverse Transform、Motion Compensation和Deblocking】
但是我们知道,在H.264、VC-1和MPEG-2这三种惯用的编解码方式中,H.264是复杂度最高的,其Entropy Coding(熵编码,主要是CAVLC和CABAC两种方案)的运算非常复杂,占用的大部分资源实际上就是在进行Entropy Decode(熵解码)操作,如果播放码率非常高的HD级别视频时,GPU无法进行熵编码硬件加速,那么目前多数的CPU恐怕很难让你流畅地观看完一部电影。
也就是说,第一代PureVideo HD技术虽然能够加速高清影片的解码处理,但最占用资源的Entropy Decode和IDCT(Inverse Discrete Cosine Transform,离散余弦逆转换)仍然是由CPU来完成的,仍然会占用大量的CPU时间,对于一些低端配置的电脑,播放H.264编码影片一件非常困难的事。
3.2 业界首个完全硬件视频解码方案:第2代PureVideo HD
2007年4月17日,NVIDIA发布了G84/G86显示核心,也标志着第二代PureVideo HD技术的诞生。
GeForce 8600/8500/8400显卡上的PureVideo HD,比上一代多了VP2(Video Processor)、BSP Engine(Bitstream Processor)和AES128(The Advanced Encryption Standard)处理单元。VP2频率更高,做Motion Compensation(动态补偿)和Inverse Transform(离散余弦逆转换),而BSP Engine负责Entropy Decode,AES128负责为加密的AACS内容解密,从而进一步减轻CPU负担。
NV的第二代PureVideo技术被业界视作第一个完全硬件视频解码的方案
很明显,第二代的PureVideo HD技术已经完全接管了H.264编码节目的解码工作,也就是全程硬件解码加速,复杂的位流处理/熵解码和IDCT交由GPU来完成,这样CPU有更多的空闲去处理其它事务,即便是低端的平台,也能轻松播放H.264编码的高清影片。
第二代PureVideo技术在入门级处理器上VC-1的解码能力表现
但是,即便是到了第二代PureVideo HD,对于VC-1编码的影片,仍然只能完成3/4的硬件加速,其中Bitstream Processing依然留给CPU完成。NVIDIA认为,VC-1编码的复杂度相比H.264要低,考虑到成本、芯片大小和越来越强的处理器等原因,3/4的硬件加速已经能够很好地让用户体验高清盛宴了。
在上面的那张不同编码软解码下CPU占用率图中可以看出,VC-1编码搭配低端CPU进行解码时配合PureVideo HD的3/4硬件加速,CPU占用率仍然不是很理想。
AMD的UVD技术能支持VC-1、H.264编码节目的全硬件解码
与此同时,NVIDIA的对手AMD在其Radeon HD2000系列显卡中加入了全新视频加速引擎UVD(Universal Video Decoder,通用视频解码器),能完全负责显卡播放VC-1、H.264/AVC编码高清视频时的4个过程,也就是说,AMD的UVD技术能实现对VC-1/H.264编码节目的全硬件解码加速,在播放VC-1编码节目时,CPU占用率更低。在针对VC-1编码的高清视频时,对手的UVD技术更胜一等,尤其是在低端市场上,CPU处理能力远逊主流,使得这个问题更加尖锐化,NVIDIA也颇受压力,决定推出第三代PureVideo HD技术。
3.3 第3代PureVideo HD-完全支持硬解VC-1
12月3日,NVIDIA发布了基于G98核心的新一代Geforce 8400GS(D8M,Desktop 8 Mainstream)显示核心。G98核心中的PureVideo HD技术为第三代,完全实现对VC-1编码的全程硬件解码加速。
作为第三代的PureVideo HD技术,已经能完全接管了VC-1编码节目的解码工作,也就是全程硬件解码加速,复杂的位流处理/熵解码现在也交由GPU来完成,这样CPU有更多的空闲去处理其它事务,完全解放了CPU。从而使之具有与对手全面竞争的能力。
VC-1硬解一直是nVIDIA的软肋,随着G98附带第三代PureVideo技术来到了我们面前,NV更是革命性的支持了VC-1的全高清硬件解码。从整个测试过程中,我们也看见支持第三代视频引擎技术的影驰 8400GS表现理想,即使搭配的是入门级羊肉处理器,其CPU平均占用率也保持在33%以下,用户能够流畅观看VC-1高清视频。
从现时的资料我们得知,nVIDIA的下代GeForce 9系列的显卡当中,在GeForce 9500GT级别以下的显卡都将支持第三代PureVideo HD技术,而像GeForce 9600/9800系列显卡一般都会搭配市面上的主流双核CPU,因此这类显卡就沿用了第二代Pure Video HD技术,更多的资源会用在提升显卡性能上面。



