高清革命!G84/G86视频加速引擎深度测试

第4页：新BSP引擎接管H.264视频解码关键阶段

   在上一代甚至上两代的NVIDIA显卡上，已经提供了高清视频的解码加速功能，支持的格式包括Mpeg2、VC-1、H.264等等，但是需要注意的是：Geforce 6系列和Geforce 7系列显卡，对于H.264编码的高清视频的硬件解码仅仅实现了部分功能，并没有承担全部的责任，大部分任务还是CPU进行运算。

    我们曾测试了20款以上显卡开启硬件加速后，使用Athlon 64 X2 3800+播放HDDVD版《通天塔》时的CPU占用率情况，虽然占用率已经大幅下降，但这个档次的双核CPU的情况也不能算太乐观，毕竟还可能出现要求更高的视频。

    而在采用G86/G84核心的Geforce 8600/8500系列显卡上，显卡新的视频引擎已经可以实现几乎所有的H.264视频解码运算，极大的缓解了CPU的重负，其强大的性能，甚至可以满足那些拥有最高码率（比如40Mb/秒）的H.264编码视频的播放要求。

    我们上文反复提到了H.264编码，因为它在目前主流的高清编码格式Mpeg2、VC-1、H.264这三个之中，是最有发展前景的一种编码格式，目前它已经在HDDVD和蓝光DVD载体中越来越多的被应用。此外，H.264编码格式的硬件配置要求最高，远远高于Mpeg2和VC-1。

    下图很好的说明了G86/G84核心在这方面的进化过程。对比了：仅凭CPU进行视频解码的过程（第一行）、有Geforce 7系列显卡参与后的视频解码过程（第二行），以及在Geforce 8500（G86核心）显卡参与后的视频解码过程（第三行）。其中“蓝色方块”代表由CPU负责进行运算的部分，“绿色方块”代表由显卡负责运算的部分。

『显卡视频加速功能的演化过程』

    图中每个流程的四个方块，基本就是H.264解码的四个最主要步骤，也是资源消耗的主要四个部分，其中又以第一步的“CAVLC/CABAC解码”最为消耗运算资源，这方面远高于其他三步（简单的说，CAVLC/CABAC是H.264编码规范中两种不同的算法，都是为了提高压缩比，其中CABAC比CAVLC压缩率更高，但解码时自然也要求更高）。

    如果像第一行那种情况，所有四个步骤全采用CPU纯软件解码运算，当碰上HDDVD版本的高码率H.264视频，CPU的负载会非常巨大，我们有专门的测试成绩供读者参考，可以看到，即便是2000元附近的双核处理器，CPU的占用率也会达到70～80％。虽然我们测试使用的HDDVD版本视频，已经是目前要求最高的视频之一，但随着时间的推移，今后出现更高要求的视频也是很有可能的，到时候CPU很可能会不堪重负。

    再到第二行的情况，在Geforce 7系列显卡上，虽然“CAVLC/CABAC解码”和“反向转换（Inverse Transformation）”仍然要CPU负责，但显卡已经可以承担“运动补偿”和“解码去块”功能（由VP引擎实现），因此在整体性能上提升了不少，CPU的负载大幅度下降（可以参照这里的成绩），即便是X2 3800+这款600块钱的CPU，占用率也能降低到50％左右。但这还并不是最终的目的。首先，如果使用单核处理器（很多现有用户就属于这种情况），依然无法很好的应付这类视频；其次，碰上编码率更高的视频，依然会给CPU造成很大的处理难度，导致视频播放的不确定性，可能消费者会遇到某些视频可以流畅播放，但是有些视频却丢帧的情况。

    显然，显卡加速之路的最后方向就是：承担全部的H.264视频解码和处理过程，让其解码运算可以基本不依赖CPU！如果能实现这一点，以后消费者就无需过分担心自己的处理器性能如何，不同的视频编码率导致的负载差距过大等等问题，只要插上一块能支持“H.264全解码”的显卡，就能无所顾忌的播放所有高清视频，相信这是我们都希望看到的。

    在图解第三行表示的Geforce 8500系列显卡上，我们就可以实现这一要求了，G86核心（G84核心同样）接过了H.264解码所有的主要运算过程，包括最繁重的“CAVLC/CABAC解码”和“反向转换（Inverse Transformation）”（这两步由BSP引擎完成），以及之前Geforce 7系列就能实现的“运动补偿”和“解码去块”（这两步由新改进的VP引擎完成）。