四兩撥千斤 Haswell核芯顯卡轉碼測試

    泡泡網CPU頻道7月9日 雖然近年來隨著芯片工藝的發展，智能手機和平板電腦的性能得到了快速的增長，一些手機甚至可以流暢播放1080p視頻，不過受限于容量、屏幕分辨率等因素，高清1080p視頻并不適合在智能手機或平板電腦商播放，另外針對目前參差不齊的移動播放器市場，兼容問題也很讓人頭疼，卡死、閃退問題相信經常用移動設備看視頻的用戶經常會遇到。

    為了解決這些問題，將大容量視頻轉碼為小容量、小碼率則可以很好的解決這些問題，早期轉碼一部視頻可能需要幾十分鐘甚至幾個小時，甚至超過了觀看視頻的時間，得不償失。于是硬件加速被應用于視頻播放后，再次成為視頻轉碼的利器，目前無論是Intel、AMD還是NVIDIA都提供了高清視頻的硬件加速功能，甚至是4K視頻也不在話下。

    在2011年初，Intel發布了全新一代Sandy Bridge處理器，正式引入了高速視頻同步技術（Quick Sync Video），借助專屬設計的MFX（Multi-Format Codec）并行引擎，全面為視頻轉碼提速，大大減少了轉碼的等待時間，如今第四代智能酷睿處理器Haswell也已經到來，產品進一步優化視頻轉碼性能，另外在畫質上也得到進一步加強。

    Haswell核芯顯卡采用了全新的“Iris”品牌，中文名為“銳炬”，產品根據性能定位分為GT1、GT2、GT3、GT3e，只有最高的GT3、GT3e才使用了帶Pro的后綴。

    相對于上一代HD Graphics 4000/2500，新的核心顯卡完整支持DX11.1、OpenGL 3.2、OpenCL 1.2，并且支持新一代4K分辨率和三屏顯示輸出。

    規格方面，GT3和GT3e都擁有40個EU單元，其中GT3e還配備了獨立的eDRAM，而GT3僅搭載在桌面“R”后綴的處理器和移動“HQ”后綴的處理器上。主流級別的GT2為20個EU單元，最低的GT1目前尚未有搭載的新品發布。

    從Sandy Bridge起，Intel核芯顯卡就開始支持高速視頻同步技術，運用專屬的多媒體處理單元，使影片的制作和轉碼更快、更輕松。運用此技術，您就可以快速建立DVD或藍光光盤、制作與編輯3D影片、將2D影片檔轉換為3D、轉換影片以便在移動媒體播放器上播放，以及上傳到您最喜愛的社交網站。

    發展到Haswell的第三代高速視頻同步技術技術，最多可是實現16倍的視頻轉碼提速，將等待時間大幅縮短。

    用于第四代智能英特爾酷睿處理器的英特爾高速視頻同步技術包括以下新型H.264編碼特性：

    1. 每兆字節比特率控制
    2. Trellis量子化
    3. 多層級運動估算
    4. 多參考 
    5. 多預測器
    6. B型金字塔 
    7. Lookahead

    Haswell核心顯卡這些設計先對于此前的產品進行了多處重要改進，采用了多種新特性與功能，以改進性能、減少能耗、提高圖像質量。

    ● 主要改進包括：

    - 在多格式編解碼引擎中增加JPEG/MJPEG解碼。研發者在現有的高能效、高性能AVC編碼/解碼（支持多個4K及超清視頻流）的基礎上增加了這種支持。 

    - 增加專用新型視頻質量引擎，以期在低能耗條件下完成大批量視頻處理。

    - 經過媒體優化的可編程EU（執行單元）/取樣器，實現優質視頻

    - 全新設計的媒體取樣器，其執行速度快于前幾代產品

    - 可升級架構，擁有出色靈活性，可提供基于應用要求的加速技術

    轉碼性能測試中我們選取了一段越40分鐘的1280x720分辨率視頻，而轉碼后的目標視頻為720x480分辨率，編碼格式為H.264。

CPU/GPU加速轉碼時間對比

    測試成績方面綠色部分為GPU加速后的成績，其中GeForce GTX 760加速測試平臺處理器為Core i7 4770K，其余加速分別為對應的核芯顯卡加速。

CPU/GPU加速轉碼提速倍率

    為更直觀的對比各自的轉碼性能，上圖還列出了提速倍率，可以看出Core i7 4770K配合HD Graphics 4600核芯顯卡加速可以獲得15.5x的加速，名列第一。緊隨其后的是Core i7 3770K搭配HD Graphics 4000。值得注意的是Core i7 4770K搭配GeForce GTX 760的提速是14.7x。

    我們知道視頻轉碼主要有軟解和硬解兩種方式，軟件編碼器能夠通過CPU實施極為復雜的動態估算和詳盡的率失真優化，以獲得非常好的質量。但其缺點在于計算成本非常之高。另一方面，硬件編碼器通常被認為靈活性不佳，一般認為硬件編碼器不能達到必要的編碼質量。這正是許多硬件編碼器被認為只能用于簡單的視頻制作和視頻瀏覽的原因所在。

CPU/GPU加速轉碼視頻截圖對比

    從上圖可以看出CPU軟解相對于顯卡硬解有著得天獨厚的優勢，全面優于采用GPU加速的轉碼視頻。由于采用了相同的架構Core i5 3570K iGPU加速和Core i7 3770K iGPU加速擁有相同的視頻轉碼質量，而Core i5 4670K iGPU加速和Core i7 4770K iGPU加速也是相同的。

    而GPU加速的轉碼視頻里面，雖然Core i7 4770K iGPU加速擁有最快的速度，不過視頻轉碼質量相比Core i7 3770K iGPU加速還出現了倒退，這樣Core i7 3770K iGPU就獲得了最優質量GPU加速轉碼。

    最后的轉碼質量也可以清楚的看出Core i5 3570K iGPU加速和Core i7 3770K iGPU加速以及Core i5 4670K iGPU加速和Core i7 4770K iGPU加速是相同的，值得注意的是GeForece GTX 760加速轉碼后容量雖然最大，甚至高出了CPU軟解碼的視頻輸出，但是視頻質量卻相對一般。

    ● 總結：新一代Haswell借助增強的CPU性能和改善的iGPU架構，獲得了最快的轉碼速率，甚至超越了中高端顯卡加速，高達15.5x的時間加速可以大幅減少用戶的等待時間，提高工作效率。

    不過在視頻輸出質量上，Haswell iGPU加速卻表現一般，甚至不如上代Ivy Bridge iGPU，當然也有可能是MediaCoder還不能完美支持Haswell iGPU加速轉碼。■<