ATI、NVIDIA显卡“HDTV硬解压”技术分析

jdweb

ATI X1300/1600推出的“AVIVO”



AVIVO技术分析-编码功能

      AVIVO技术内含了硬件MPEG2编码，透过AVIVO技术，执行直接TV电视信号编码时，CPU使用率可以降低到只有3-4%，几乎不会占用系统资源。而硬件协助转码则是AVIVO的另一个独特功能，转码指的是，如果影片原先为MPEG2编码，将其转成如MPEG4或H.264编码的过程，甚至单纯的改变码率，都可以叫做转码。在这方面的处理，只要是在具有AVIVO功能的GPU（如Radeon X1K）上，并透过支持的转档软件，就可以达成利用GPU的运算效能来协助影片的转码。目前手持设备的流媒体模仿相当热门，有许多型号的手机、PDA都要求一个固定码率/分辨率的影片，因此这部分的应用将会相当实用。

AVIVO技术分析-解码功能

通过ATI使用弹性特佳的GPU架构，可以针对不同codec编码的解码方式进行最佳化，也因此能提供平顺的影像播放效果，并且耗用极低的CPU使用率。目前AVIVO技术可以支持H.264、MPEG-2、MPEG-4、VC-1和WMV9等影像压缩格式的辅助解压，这些功能将内建在驱动程序中，不需要透过第三方软件或是另外加购的解码模块才能达成。透过GPU协助解码，可以将原本耗用CPU使用率将近90％的状况降到20％左右，留给系统更大的处理能量。

         为何GPU协助解码之后，仍会造成相当程度的CPU耗用？原因就在于GPU本身并没有内建解码的硬件电路，而是透过可程序化的shader来协助CPU处理解码，然而shader只是协助，并没有办法完全接管解码的工作，在关键的cabac reverse entropy处理上，AVIVO可说是毫无用武之地，也因此，CPU仍要肩负起部分的处理任务。

虽然GPU协助处理H.264解码的好处目前还不明显，但是未来的HD-DVD以及Blu-ray之默认影像压缩格式都会是H.264，届时没有硬件解码功能的系统，在观赏相关影片时，将耗用相当大的CPU处理能量。

[ 本帖最后由 hdtvshop点org 于 2006-4-20 22:56 编辑 ]

jdweb

AVIVO技术分析-影像后期处理

1.矢量适应反交错处理技术（Vector Adaptive de-interlacing）

ATI发展出的这套矢量适应反交错处理技术，可以处理各种常见的影像交错锯齿现象，甚至连最难搞的低角度对角线线条，也可以完美的处理。AVIVO技术会从原始未处理的影片档或已经内插数个矢量的影片档中，选择最佳的信息来建立渐进式的页框，确保已经重建好的影片可以维持最大量的原始影像信息，以提供最好的影片画质。



矢量适应反交错处理技术对比

2.高级缩放引擎（Advanced scaling engines）

先进的影像放大/缩小引擎，可以让影片在播放时，即使不是以原始的分辨率播放，仍能维持不变的影像质量，而不会有像素变形的问题；在处理影像预先缩放的引擎上，可以支持应用程序所要求的任何影片分辨率之放大缩小；而后期缩放处理，则被称为屏幕最佳化缩放，这也是AVIVO显示引擎的一部分。

AVIVO技术分析-显示输出部分

Dual 10-bit end-to-end display processing



AVIVO显示引擎包含了2个对等的显示管线，可确保在个别屏幕上都能显示出各自正确的影片内容。而在AVIVO上，则使用了工业首个10-bit色彩精度（总共30-bit），并支持：

1、高精度Gamma修正，数量达到每个色彩16-bit浮点单元
2、色彩修正
3、灵活的缩放控制
4、抖动控制

而多样化的连接性也是AVIVO的独特功能之一，透过AVIVO界面，可以连接到传统电视屏幕、计算机CRT屏幕、HDMI数码电视、HDCP内容播放，AVIVO显示装置拥有2个Dual-link DVI连接埠，可以连接2台个别的超高分辨率液晶屏幕，并具备独家的高位元深度颜色表现（每个颜色10或16 bit）。

jdweb

NVIDIA PureVideo技术

PureVideo技术，结合硬件和软件最新科技。借助PureVideo技术，Geforce6系列GPU内建的专属可编程视频处理引擎，可以对MEPG-2、HD Video视频播放进行硬件加速，达成家庭影院级别的720p和1080i视频画质。PureVideo技术采用高端消费电子设备才有的高阶视频算法。PureVideo技术的主要技术特点如下：

1/支持高清晰度视频
2/硬件加速HD-MEPG2解码
3/硬件加速WMV-HD解码
4/高阶动态自适应交错
5/3:2折叠式修正
6/3:2编辑修正
7/扩展颜色支持
8/Gamma修正
9/色温修正
10/LCD Overdrive
11/全分辨率视频增强
12/新的4-tap水平、5-tap垂直缩放为了获得最佳Purevideo视频体验，玩家需要安装67.03 Forceware驱动程序，nVIDIA DVD Decoder，Windows XP操作系统，Windows Media Player 10播放器，2.4GHz以上处理器：

1/下载67.03 Forceware驱动程序
http://download.nvidia.com/Windows/...ternational.exe

2/下载nVIDIA DVD Decoder
http://www.nvidia.com/object/dvd_decoder.html

3/下载Windows Media Player 10
http://www.microsoft.com/windows/wi...ia/default.aspx

4/体验PureVideo HD视频demo
http://download.nvidia.com/video/pu...eo-USA-720p.wmv

[ 本帖最后由 hdtvshop点org 于 2006-3-15 23:42 编辑 ]

jdweb

由上至下依次是：不经任何处理、反交错处理、反向电视电影处理










[ 本帖最后由 hdtvshop点org 于 2006-3-15 18:38 编辑 ]

jdweb

反交错与IVTC ------称霸HDTV时代的筹码！ 测试过CPU占用率之后，我们要进入画质测试的环节了。PureVideo在提升视频画质的方面有不少功能，其中与HDTV关系最密切的莫过于反交错和反向电视电影处理！
反交错和反向电视电影处理技术是因何诞生的？它又有多大的实际意义？感目前HDTV电视信号在欧美地区以及日本、韩国已经比较普及，其中使用最广泛的规格就是1080i，因为它1920×1080的分辨率比720p（1280×720）的要高很多，而且由于传输的画面是隔行信号，所以消耗的带宽又比1080p（1920×1080逐行）低很多，属于性价比非常高的解决方案。

但是，电影胶片储存的是每秒24帧完整（逐行）画面，而NTSC制1080i规范信号传输的是每秒60场隔行画面，因此二者需要一个转换的过程：

[ 本帖最后由 hdtvshop点org 于 2006-3-15 23:44 编辑 ]

jdweb

如图，4个原始的电影帧被按照“3-2混和”的方式转换为10个隔行的场，也就符合NTSC制电视信号的要求了。这些场在电视机上面播放是正常的，但当我们将信号录制下来之后在PC上播放，问题就来了。由于播放器呈现出来的必须是逐行画面，因此最简单的转换方法就是把相邻的两个隔行的场合并，这样一来就有一些逐行画面是正确的，而另一些则错误的将属于两帧胶片的场合并到一起，于是就出现了我们经常说的“拉丝”现象。

[ 本帖最后由 hdtvshop点org 于 2006-3-15 18:40 编辑 ]

jdweb

         当“拉丝”现象出现之后怎么办呢？我们有两种解决思路，第一种是将拉丝画面进行再处理，尽量柔化那些锯齿，这就好像3D运算中的“全屏抗锯齿”一样。这个过程就叫做反交错，需要对画面的不同位置和不同场进行复杂的分析，因此也叫“空间-时间去交织”。经过反交错处理之后，原本发生拉丝的画面变得柔和多了：

[ 本帖最后由 hdtvshop点org 于 2006-3-15 18:43 编辑 ]

jdweb

反交错的运算可以依靠播放软件来完成，但是1080i这样大尺寸画面的处理会占用大量的CPU资源，于是NVIDIA通过PureVideo将这一任务交给了显卡来完成，不仅画质非常出色而且几乎不必占用其他资源，可以说是PureVideo在HDTV应用上面的一大“法宝”。

说到这里也许有人想到了，既然电影胶片本身就是逐行画面，我们何必还要经过“逐行——隔行——反交错——逐行”这个过程呢？如果能把隔行的画面直接还原回去多好？没错，这就是PureVideo另一更大的法宝：反向电视电影处理，我们简称为IVTC（Inverse Telecine）。



[ 本帖最后由 hdtvshop点org 于 2006-3-15 18:44 编辑 ]

jdweb

说起IVTC，还需要提到另外一个问题。我们在刚才“3-2混和”的示意图中可以发现，由同一帧转换来的那三个场其中有两个是一模一样的，传输这样重复的数据无疑是在浪费带宽，因此很多1080i的视频流都是将那个相同的场用“RFF”（Repeat First Field）标志来代替。如果所有的1080i视频流都是这样，那么我们就可以非常简单的将所有的隔行画面合并为完美的原始电影画面了——只可惜现实情况是残酷的。

绝大多数在网上传播的那些1080i视频流之中，都不完全是靠RFF来标记场之间的关系的，甚至有些完全没有（RFF=0）（例如《Chicago》和《Bad Santa》），如此一来就无法通过RFF来简单的还原原始电影画面。不过这时候我们还有别的办法，那就是通过复杂的算法去分析每一场画面，确定哪些是应该合并在一起的，这个过程也叫做“Film Detection”。

我们假设有这样一部1080i的电影，它的画面是“1”与“2”两个数字逐帧交替。那么用PC播放的时候就会有三种不同的结果：

[ 本帖最后由 hdtvshop点org 于 2006-3-15 18:45 编辑 ]

jdweb

如果将相邻场的合并到一起不做处理的话，就是右上角生硬的效果；而反交错虽然可以对画面进行柔化，但仍然不是完美的解决方案；只有IVTC才能将视频流完美的还原成原始画面。

在IVTC的Film Detection方式下，软件需要不断的侦测视频画面，几乎精确到象素的级别才能将正确的场合并。对于1920×1080i的画面来说，这个工作无疑是CPU的一场噩梦。而足以令HDTV爱好者欣喜若狂的是，NVIDIA通过PureVideo将这个工作移交给了显卡，并且目前已经支持到了1080i级别Film Detection方式的IVTC。也就是说，NVIDIA做到了用硬件方式完美的还原电视电影画质，这无疑成为了PureVideo在HDTV时代傲视群雄的雄厚资本。

[ 本帖最后由 hdtvshop点org 于 2006-3-15 18:46 编辑 ]

jdweb

完善细节 PureVideo其他视频特效说明


Bad Edit Detection
除了刚刚提到的反交错与IVTC这两大提升画质的功能之外，PureVideo还有多项技术可以改善视频的播放质量，下面我们逐一将其做截图介绍。首先说说Bad Edit Detection：对于标准的3-2混和或2-2混和格式的视频流，如果我们对其进行再次编辑的话，就可能破坏其中规则的场顺序，导致画面出现严重的锯齿或者“拉丝”。





[ 本帖最后由 hdtvshop点org 于 2006-3-15 18:48 编辑 ]

jdweb

PureVideo设置方法。
安装好PureVideo之后，播放影片时只要播放器调用了NVIDIA解码器，系统托盘中就会出现相应的图标，双击就可以进行设


[ 本帖最后由 hdtvshop点org 于 2006-3-15 18:53 编辑 ]

jdweb

在画质方面，依靠PureVideo的HDTV反交错与反向电视电影处理功能，用户在播放视频，尤其是目前最流行的1080i格式影片时可以达到完美的画面效果。不过需要说明的是，PureVideo中的功能对于显示卡本身的性能也有要求，大家可以通过【NVIDIA官方的页面】查询自己的显示卡支持到什么样的程度。我们建议有条件的用户选择GF7800GT或者GF7800GTX，因为它们支持1080i的IVTC这一HDTV时代最具价值的功能；而对于预算有限的用户，GF6600或者GF6600GT也是不错的选择。
其实早在Voodoo的时代，用户就可以通过Glide接口来对视频进行高质量的渲染工作。时隔这么多年，视频播放已经迈向了HDTV时代，显卡肩负起来的工作也更加复杂和重要。通过GeForce6系列和GeForce7系列产品搭配PureVideo的表现，相信大家对HDTV时代的显卡选择已经心中有数了。另外，PureVideo并非免费软件，其普通版、黄金版以及白金版的售价分别是19.95、29.95和49.95美元

[ 本帖最后由 hdtvshop点org 于 2006-4-20 23:04 编辑 ]

extramum

没人回啊，虽分析得有失偏颇，还是顶一下。

hondayu

頂一下樓主的科普文章
本人菜鳥
弱弱的問一句
如果購買ATI的X1600顯卡，是否意味着，如果播放HDTV的片源，CPU分擔處理的部分就少暸許多？