前言:
一直以来,3D性能似乎是大家衡量图形显示核心架构优质的唯一重要指标,其背后许多技术往往被大家所忽略。不过,随着NV40的发布,一个似曾熟识的字眼—视频引擎,再次被大家所关注。
一、视频引擎的标准特性—MPEG
视频引擎主要负责数字视频编码、解码工作,因此是否支持MPEG解码、编码就成为了视频引擎性能的一个重要指标。
MPEG(Moving Pictures Experts Group)是国际标准化组织和ITU制定发布的视频、音频、数据的压缩标准。MPEG数字视频编码技术实质上是一种统计方法,所采用的压缩技术所依赖的基本统计特性为像素之间的相关性,其压缩算法采用离散余弦变换(DCT)编码技术。离散余弦变换是一种正交变换,允许将8X8的图像空间表达式转化为频率域的表达,只需要少量的数据点表示图像。
它所产生的系数很容易被量化,从而获得好的块压缩。然而,若附近帧中各像素间具有较大的相关性时,也就是说两个连续帧的内容很相似或相同时,就可以采用应用时间预测(帧间的动态补偿预测)的帧间DPCM编码技术。
目前GPU所支持的MPEG格式主要有MPEG-1、MPEG-2两种,其中MPEG-1主要应用于数字存储媒体CD-ROM、Video-CD、CD-I等。MPEG-2追求的是图象质量DVB、HDTV和DVD等制定的3Mbps—10Mbps的运动图象及其伴音的编码标准,分辨率为1920×1080或1280×720,而SDTV分辨率为720×480。
 因此MPEG-1、2格式的编码、解码能力往往成为了衡量一款GPU视频性能的一个重要指标。不过,鉴于MPEG压缩技术所依赖的基本统计特性为像素之间的相关性,因此此前的GPU对MPEG-1、2格式编码、解码交由像素引擎来负责,通过借助CPU、通过软模拟方式来完成。
二、GPU视频引擎,软解决方案先行
传统的GPU的视频处理包括两种主要视频功能:播放(解码)和记录模拟视频信号并将其转化为一种特定的数码格式(编码)。除了3D运算逻辑单元,图形芯片内还包含MPEG硬件解码逻辑单元—采用动态补偿技术来提供对解码的支持,而对于编码、压缩采用的是DCT变换压缩算法。
但最初播放VCD的时候,VCD解码任务都是由软件完成的,CPU负责实际的运算工作,但这种做法的缺陷在于对CPU的运算力要求很高,性能不足的CPU甚至不能完成,不得不借助专门的硬件解压卡完成视频解码运算。
后来随着GPU性能的提升,各图形芯片厂商都将视频解码部分整合于图形芯片内,由图形芯片直接进行MPEG解码—起初,集成的只是MPEG1解码单元,DVD出现后顺理成章的升级至MPEG2规格,但仅没有改变其本质—仅仅属于软解决方案。
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