彻底征服HDTV!8600/8500视频解码测试

    VCD时代，最早我们需要一块MPEG硬件解压卡才能在电脑上流畅播放影音文件，后来CPU频率取得突破，“超级解霸”之类的软件就能很好的胜任，解压卡惨遭淘汰。同时RM格式的网络媒体文件大获成功，媒体播放器和视频格式之争进入我们的视线。

    DVD时代，飞速发展的CPU已经能够独立完成MPEG-2解码任务，以至于人们都忘记了视频解码需要经过复杂的处理和后期运算。不过在这期间很多显示芯片厂商都在视频加速和画面补偿方面作了不少的尝试，随着RMVB和MP4等网络媒体的广为流传，视频输出画质开始引起了足够多的注意。

    HD-DVD和蓝光时代，各种HDTV视频让很多人第一次意识到看片居然如此消耗资源，辛辛苦苦下载到的巨型视频文件居然无法流畅播放！随着VC-1和H.264等高压缩率格式的出现，即便是双核CPU都感到力不存心，于是各种高清视频加速技术应运而生了……

  

 当年风光无限的MPEG-1/2解压卡和如今默默无闻的H.264/VC-1解压卡

    HDTV（High-Definition TV，高清晰电视/视频）是个非常笼统的概念，简单来说就是高分辨率（720p、1080i、1080p）的视频，除了分辨率之外，HDTV还涉及到视频载体（网络视频文件、HD-DVD、蓝光），加密解密（HDCP）、编码方式（MPEG2、VC-1、H.264）等方面，这其中编码方式最为关键，因为不同的编码对电脑硬件的要求相差甚远。

 1920×1080像素的视频（1080p逐行、1080i隔行）

    如果您不了解编码格式，那么视频解码技术也无从谈起，为了能够更加深刻的理解PureVideo和AVIVO等技术的实现方式，首先对HDTV所采用的三种编码格式作一个详细的介绍：

● 古老的MPEG-2——已经难不倒主流CPU和显卡：

    MPEG-2是由MPEG（Moving Picture Experts Group，运动图像专家组）制定的国际通用视频编码标准，MPEG-2在很早之前就得到了广泛引用，我们所熟知的DVD影碟即是MPEG-2编码。

    MPEG-2视频解码流程主要包括：视频分析（Video Parser）、变长码解码（Variable Length Code Decoder）、反余弦变换（Inverse Discrete Cosine）、反扫描和反量化（Inverse scan and Quantisation）、运动补偿（Motion Compensation）。

    早在GeForce 256时代的主流显卡就实现了MPEG-2编码补偿，即以GPU来实现部分解码过程。但是此时仅仅是数据流的渲染处理，并未在算法上取代CPU，因此更多的贡献在于提高画质而并非降低CPU占用率。为了改变这一现状，主流显示芯片厂商都在最新的显卡中采用补偿技术，做到了MPEG-2硬件加速解码，此时CPU的负荷可以更大幅度地下降。与此同时，这些视频优化技术还整合了很多其它重要的功能，从此视频加速技术就有了自己的名号——AVIVO和PureVideo等。

 

 在严酷的HQV测试中，N卡已经能够拿到接近满分的完美画质

 

    MPEG-2编码的优点是运算量相对较小，对于现有的行业设备的兼容性最好；缺点是文件容量过大，一部2小时左右的1080i/1080p格式电影通常需要10GB—20GB的存储空间。

    MPEG-2虽然古老，但这并不意味着它就是过时的——我们可以把它比作是经典游戏Doom3，虽然问世了3年之久，但至今依然有新游戏采用Doom3的OpenGL引擎。同理，如今采用MPEG-2编码的HD-DVD和蓝光影碟也不在少数。

    早期，MPEG-2格式的影片体积并没有超出HD-DVD或者蓝光光盘容量的限制，那么就没必要使用压缩率更高的H.264或VC-1。但对于大片或者是加入了很多拍摄花絮、分支剧情以及预告片的影片来说，使用MPEG-2可能无法植入如此众多的内容，所以MPEG-2被淘汰是必然的。如今流行影片BT下载，更小的文件体积就意味着减少网络负担和下载时间，因此采用H.264以及VC-1的影片越来越多，MPEG-2仅限一些球赛或者节目短片，慢慢被淘汰出局。

● 平衡之选VC-1（WMV9）——存在局限性：

    微软WMV格式的视频文件大家并不陌生，与早期的ASF格式一样，WMV也采用了MPEG-4编码技术，并在其规格上进行了进一步开发，使得它更适合在网络上传输，微软希望用WMV来取代其它电脑流媒体格式。而VC-1是微软针对TV平台开发的视频编解码技术，是基于微软WMV9压缩技术的一个视频编码规范，由运动图像和电视工程师机构加以标准化，从而成为微软自有版权的国际公认视频编码标准。

 微软官网提供大量WMV9 1080p短片下载

    有了微软这个行业巨头的强力支持，VC-1进入并且得到广泛采用是必然的事情。比起老迈MPEG-2，VC-1的压缩比更高，而比起热门的H.264来说，VC-1所需的编码解码计算要小很多。所以说VC-1应该是一个比较好的平衡，但随着硬件技术的不断进步，VC-1也暴露出了不少弊端。

    WMV是微软私有编码技术，不容易实现硬件芯片解码或DSP解码方式，主要采用软件解码方式，而VC-1同样存在协议相对私有的问题，实现硬件解码或DSP芯片解码难度较高。NVIDIA新一代G84/G86仅集成了H.264解码引擎，而不支持VC-1，就是因为这个原因。

    压缩率方面VC-1不如H.264这就是硬伤，可能会限制影片的时间长度，因此VC-1的使用存在一定的局限性，对于文件体积有严格要求的网络HDTV大多采用H.264而非VC-1。这就使得VC-1的处境类似于一种过渡方案，未来H.264的前景被普遍看好！

● 热门的H.264（AVC）——前途一片光明：

    MPEG-4 AVC（Advanced Video Coding）也叫H.264，它是最新的MPEG压缩技术，目前负责通信技术标准化的ITU-T（国际电信联盟电信标准化部门）与ISO（国际标准化机构）正在合作制订相关标准。

    H.264编码最大的优势在于它能够以更低的码率得到更高的画质，例如一部2小时1080p格式的HDTV电影，如果使用与DVD相同的MPEG2编码，需要15GB左右的空间来保存；而如果使用H.264编码的话只需一半左右的容量，并且画质与MPEG2的不相上下。

 相同码率（意味着文件大小相近），H.264画质优势明显

 

 相近的画质，H.264所需码率大为减少（意味着网络带宽要求降低）

    高压缩率除了能够让视频文件体积大幅减少之外，还可以让流媒体的数据传输率降低不少，这就意味着可以在线视频或者是手机等带宽较窄的网络上传输高质量的视频，可以说应用前途一片光明。

    但另一方面，H.264编码的影片在播放的时候对硬件系统也提出了非常高的要求。据相关资料显示，H.264的影片在编码的过程中复杂度是MPEG2的10倍，解码的复杂度是MPEG2的3倍，这对于CPU来说是很沉重的负担，所以从GeForce 6系列开始，NVIDIA率先在GPU当中加入了解码加速模块，通过DXVA接口调用GPU资源辅助CPU进行H.264解码，达到降低CPU占用率的目的，让影片得以流畅播放。

    目前下一代视频存储介质，HD-DVD和蓝光正在如火如荼的竞争着。为了获取更高清显示效果，拉拢用户的心，内容提供商们都把目光锁定了H.264，甚至不惜采用超高码率来获得画面上的细微提升，如此一来各种最新影片对硬件提出了更加苛刻的要求，给CPU和GPU造成了沉重的负担，为了解决这一问题NVIDIA开发了第二代视频加速技术，在GPU当中整合了专用的硬件解码模块，独立完整H.264解码操作，彻底解放CPU！

    NVIDIA早在GeForce 6时代就开始引入高清视频加速技术——PureVideo，通过集成专用的视频处理模块，让驱动调用GPU资源辅助CPU进行解码，虽然这并非是完整的硬件解码，有一大半还是需要通过软件交给CPU处理，但不论如何PureVideo的出现很大程度的分担了CPU的压力，并且在视频画质上也有一定的改观。

 PureVideo分担了一半的H.264解码任务，视频得以流畅播放

 PureVideo需要配合双核CPU才能勉强保证影片不掉桢

 8600/8500 GPU中除了改进VP之外还加入了BSP引擎

 新一代的PureVideo技术支持纯硬件H.264解码

    8600/8500所集成的视频处理引擎听起来的确是非常美好，根据NVIDIA官方文档来看，启动PureVideo HD²技术之后，CPU占用率可以从90%瞬间降至20%以下，这在之前几乎是不敢想象的！

    8600/8500的解码能力真的如此神奇吗？今天我们就通过全方位多平台的测试对其进行检验，并且针对用户关注的问题做专项测试！

● 测试平台——Intel平台高中低端三款CPU同台献技：

    以往的显卡3D性能测试我们都是尽可能的选用最高端平台，以保证显卡性能发挥不受限制。而今天的视频加速测试对CPU的处理能力非常敏感，因此需要准备多颗CPU进行测试，最终选择了Intel平台：

 使用680i SLI平台，通过变换CPU和显卡的组合，测试不同搭配下的视频性能

 

 8500GT能否经得起考验？

    对比显卡选择了时下比较热门的X1950Pro和7950GT，经过之前的测试来看，这两款显卡的视频性能不相上下，用他们和8600/8500作对比可以很清楚的将性能差距反映出来。

 

 

    好，HDTV视频加速性能测试正式开始！● 深蓝——H.264编码，平均码率18Mbps，峰值20Mbps

    在广大高清视频爱好者当中，《深蓝》的知名度非常高，虽然这部HDTV的码率仅有20Mbps，这仅仅是近期新片的起跳码率，不过它还是极具代表性的，因此《深蓝》就成为我们的第一个H.264视频测试项目。

 

 

 深蓝播放实时截图，码率一般在20Mbps上下

● Celeron D不堪重负，连累7950GT和X1950Pro：

 

    首先在最便宜的Celeron D 346上面进行测试，不开硬件加速的话软件解码显然是不行的，CPU保持稳定的100%，画面奇卡无比，鼠标挪动都开始缓慢。

 

    使用上代显卡7950GT和X1950Pro并开启硬件加速之后，效果好了一些，平均CPU使用率在95%上下，可时不时会出现100%的情形，画面间歇性卡、丢桢，无法满足流畅播放的需求。

 

    8500GT的出现犹如黑暗中的一丝光明，CPU瞬间被降至20%上下，如此巨大的反差让人感到惊讶不已，不由得感慨新一代视频处理引擎的强悍效果，CPU终于被彻底解放了，即便是弱小的菜羊也足以胜任，由此可见很多老平台用户只需升级到8500GT显卡就能够享用高清视频！

 

    注：8500GT和8600GTS的核心规格差异虽然很大，但两者在视频播放方面的性能完全相同，CPU使用率差距仅为1%，完全可以看作是误差，因此后面的测试仅使用低端的8500GT进行。

 

● 双核就是不一样，CPU使用率比上网还少：

 

 

    奔腾D虽然架构落后，但毕竟也是双核的，在视频加速方面两颗CPU都能够得到充分利用，只要系统后台没什么多余的操作，那么即便使用软件解码也能够免强保持流畅。

 

    7950GT和X1950Pro的表现还是不错的，启动硬件加速之后将CPU控制在了60%上下。非常巧的是两块显卡的H.264加速效果相差无几，拼了个不分胜负，实际上两款显卡的市场定位也差不多。

 

    8500GT再一次表现出了令人意想不到的成绩，整体CPU使用率不过5%而已！也就是说看H.264影片居然和平时打打字上上网的CPU使用率差不多，真是令人叹为观止！

 

● 酷睿果然强悍！软件解码足以胜任：

 

    PD 805+PureVideo技术才能够将深蓝播放时的CPU使用率控制在60%，而酷睿E6300仅靠自己的实力就达到了60%，由此足以见得PD的高频低能和C2D的强大实力。

    虽然酷睿已经很强了，但PureVideo和AVIVO技术还是有效果的，7950GT和X1950GT开启硬件加速后CPU占用率再降20%。而8500GT更狠，始终维持在4%左右，这已经是低得不能再低了。看来CPU再强还是强不过专门为H.264设计的GPU！

● X战警——H.264编码，平均码率35Mbps，峰值45Mbps

    20Mbps就让PD不堪重负了，那么30Mbps、40Mbps以上码率的影片呢？

    《X战警》这部大片根据场景的不同码率变化比较大，其中部分场景最高达到了45Mbps，我们选取了其中比较复杂的一段进行测试，平均码率高达35Mbps，用如此复杂的一段视频来考验8500GT的实力。

 

 

 X战警播放实时截图，码率波动比较大一般在30-40Mbps，最高45Mbps

● 只要是H.264就难不倒8500GT：

 

    码率更高了，7950GT和X1950Pro即便开启硬件加速也没有了任何希望，多数时间CPU使用率都在100%。8500GT的表现可以用完美无暇来形容，赛扬D沾了不少的光！

 

● 双核+X1950也玄乎，PureVideo胜Avivo一筹：

 

 

    码率提高不少，双核奔腾D已经无法完成软件解码了，即便是配备PureVideo和Avivo技术也才勉强脱离“贫困线”。

 

    在前面的深蓝测试中，7950GT和X1950Pro不分胜负，而在X战警这个重负载视频播放中，我们发现7950GT还是稍胜一筹，上一代PureVideo的确是要比Avivo强一些，因为它与GPU Shader部分无关。

 

    至于8500GT，在视频方面与7950GT/X1950Pro不可同日而语！

 

● 酷睿2也危险了！GPU视频加速才是王道！

 

    在峰值45Mbps的H.264面前，酷睿2在软件解码时的占用率最高达到了80%，看来CPU为此需要付出很大的努力！而8500GT的曲线几乎是纹丝不动，3%-4%的波浪线给我们交上了一份完美的答卷！

    通过前面的测试我们可以发现，NVIDIA新一代PureVideo HD技术对中低端CPU的帮助比较大，从跳帧到流畅播放可以说是质的改善；而如今高端双核CPU已经能够独立完成软件解码，多数人会认为更低的CPU使用率并没有多少实际用途，因为很少有人在看HDTV的同时还处理其它事情，那么新一代视频处理引擎还能带来什么“意外”惊喜呢？

    请看功耗测试……

● Celeron D 346平台功耗测试：

    大家可以对照上一页的CPU使用率图表，7950GT和X1950Pro无论是否开启硬件加速，CD346的使用率都是100%，最终测得的功率也差不多，平台整体功耗为185W。

    而集成了新一代PureVideo HD技术的8600GTS和8500GT则不同，硬件解码不仅能够让HDTV流畅播放，而且功耗同比降低了15W左右！也就是说看片的时候使用8600/8500将会更省电！这可能是很多人都会忽视的一个问题。

    如果您仔细观察的话就会发现，在待机情况下8600GTS比8500GT高11W，2D视频加速情况下高10W，差距并没有拉开，这说明参与视频加速的仅仅是BSP和VP2模块，GPU庞大的Shader部分依然是空闲的。

● Pentium D 805平台功耗测试：

 

    Oh My God，8600/8500开启硬件加速之后居然让系统功耗下降了47-52W之多，真的是难以置信！但如果对照上一页的CPU使用率的话，也是很容易理解的。

 

    奔腾D本身就是个电老虎，尤其是视频播放能够让两颗核心都100%负载运行，功耗达到了最大值。而使用8600/8500显卡之后，CPU使用率一下子就降到了10%，也就是说CPU功率几乎接近于待机值，所以整体功耗自然下降不少。

 

    GPU也要花费一部分电力来进行H.264运算，但VP2和BSP模块仅占用GPU内部很少的一部分晶体管，因此耗能很少。我们可以看到在启用GPU硬件加速之后，系统整体功耗才增加了不到20W——这就是高效率、高性能/功耗比，由此带来的好处就是电费少了、发热小了、噪音更低了！

● Core 2 Duo E6300平台功耗测试：

    酷睿2本身的功耗比上代产品低了很多，再加上工艺先进、频率低，在播放视频时CPU使用率也不高，因此纯软件解码的系统整体功耗也不算高。

    此时如果开启AVIVO技术，酷睿2的CPU使用率虽然下降了20%，但这部分运算量交由GPU处理，功耗反而有所增长，这难道就是传说中的得不偿失、因小失大？

    虽然酷睿2的架构效能很强，但还是比不上GPU，我们可以看到8600/8500开启硬件加速之后，功率下降还是比较显著的，当然这个幅度和PD805是没法比的。总的来说也是相当不错了，毕竟功率的降低也算是个意外收获！

● 不要怀疑自己的眼睛！CPU使用率始终只有5%：

 

 1920×1280分辨率X战警全屏截图，点击放大

 

    上图中的CPU占用率应该是5%上下的，在实际截图的时候才上升到10%，这一点需要特别指出。然后再来看看播放H战警时的实拍图片：

 

    可以看到，CPU使用率一直都维持在最低的水平，而想要达到这样的配置，只需要一块8500GT显卡，外加一颗双核CPU即可。

● 高清视频播放平台推荐：

    通过本文的测试，我们可以了解到CPU和显卡两方面都对HDTV的播放器到至关重要的作用，随着新一代纯硬件视频解码技术的出现，GPU比CPU更加重要一些，但从系统整体性能的角度来讲，双核CPU还是十分必要的。

    这里我们推荐低功耗高效能的Core 2 Duo和Althon X2系列，坚决不推荐电老虎Pentium D系列。近期疯狂降价的E4300和X2 3600/3800/4200等都是非常好的选择。

 

 PureVideo HD技术

    显卡方面8500GT、8600GT和8600GTS都非常不错，您可以根据自己的需要进行选择：如果比较期待HD-DVD和蓝光影碟，那么只能选择支持HDCP的8600GTS；如果在意3D性能，那么8600GT的性价比要超过8600GTS；如果对3D性能要求不高，那么廉价、低功耗、低发热的8500GT就是非常好的选择！<