• Введение
• ATI Avivo vs. NVIDIA PureVideo: краткая предыстория развития
• Краткое описание форматов
• High Definition Video на ПК: что для этого нужно?
• Конфигурация тестовой платформы, параметры тестовых роликов и методы тестирования
• Результаты тестирования:
  • графические решения класса Premium
  • графические решения класса High-End и Performance-Mainstream
  • графические решения класса Mainstream
  • графические решения класса Entry-Level
• Насколько видеопроцессоры улучшают качество изображения: тесты HQV
• Заключение

Введение

Некогда проигрывание видео на ПК представляло собой весьма нетривиальную задачу. Даже столь простой по нынешним меркам формат, как MPEG-1, с разрешением 352х288, требовал наличия аппаратного декодера. Лишь рост мощностей центральных процессоров и появление графических карт, способных осуществлять аппаратное масштабирование и преобразование цветового пространства YUV-RGB, позволило переложить эту задачу на плечи связки CPU-видеоадаптер.

С распространением стандарта DVD, использующего формат MPEG-2, проблема встала с новой силой. Здесь надо сделать небольшое пояснение. Поток MPEG-2 состоит из двух типов кадров – эталонных (I) и предсказанных (P и B). Первые являются обычными кадрами, полученными сжатием исходного видеоматериала и встраиваются в кодируемый поток с определенной частотой, как правило, 1 I-кадр на 15 P/B-кадров. Последние строятся на основании эталонного изображения и так называемого "вектора движения", который присваивается каждому блоку исходного изображения размером 16х16 пикселей.

Использование информации из предыдущих (для P-кадров) и предыдущих и последующих (для B-кадров) позволяет повысить степень сжатия, но требует повышенной вычислительной мощности декодера. Кроме того, декомпрессия I-кадров требует быстрого выполнения обратного преобразования Фурье (inverse discrete cosine tranform, iDCT), поскольку при их сжатии используется именно этот алгоритм. Это еще больше увеличивает нагрузку на декодер, поэтому, для успешного воспроизведения MPEG-2 с приемлемой загрузкой CPU видеоадаптер, установленный в системе, должен был поддерживать не только функции аппаратного масштабирования и преобразования цветовых пространств, но и аппаратную компенсацию движения вкупе с iDCT.

Постепенно все графические карты обзавелись набором нужных функций и проигрывание MPEG-2/DVD перестало представлять проблему. Однако прогресс не стоит на месте. Появление новых, более качественных, но и более ресурсоемких методов сжатия и распространение HD-видеоконтента вновь поставило вопрос о возможностях видеокарт в области аппаратного декодирования и проигрывания такого видео, так как полностью программное воспроизведение форматов высокой четкости способно поставить на колени даже самый мощный центральный процессор. Мы решили провести масштабное исследование и выяснить, насколько хорошо современные графические карты AMD/ATI и NVIDIA справляются с задачей разгрузки CPU при проигрывании различных форматов видео, в том числе и высокого разрешения. Но сначала следует хотя бы кратко рассказать о технологиях, воплощенных в этих картах.

ATI Avivo vs. NVIDIA PureVideo: краткая предыстория развития

До появления Radeon X1000 графические процессоры ATI могли похвастаться наличием довольно скромного видеодвижка, хотя и могли возлагать некоторые операции декодирования и обработки видео на GPU с помощью DXVA. К настоящему моменту эти процессоры устарели и не представляют большого интереса, поэтому наша речь пойдет только о семействе Radeon X1000.

Впервые это поколение графических процессоров ATI было представлено 5 октября 2005 года. Помимо прочих возможностей оно получило кардинально новый движок обработки видео, названный Avivo.

Помимо возможностей аппаратного декодирования HD-форматов видео, в состав Avivo входят два независимых движка, каждый из которых поддерживает 10-битную обработку цвета, оверлей, цвето- и гамма-коррекцию, масштабирование изображения и высококачественный деинтерлейсинг. На сегодняшний день вся линейка графических продуктов AMD/ATI, базирующаяся на архитектуре Radeon X1000 имеет в своем составе Avivo, а, следовательно, и обладает возможностями по аппаратному декодированию HD-контента. Возможно, технология будет улучшена с появлением графических процессоров AMD следующего поколения.

Решение конкурента ATI, технология PureVideo была впервые представлена NVIDIA в составе графического процессора NV40 и семейства GeForce 6800 14 апреля 2004 года. Однако не обошлось без проблем: в первых партиях NV40 блок, отвечающий за ускорение обработки видео, был отключен – по всей видимости, из-за аппаратного дефекта. Впоследствии, когда дефект был устранен, "выяснилось", что семейство 6800 было оборудовано процессором PureVideo "первого поколения", не обладающим поддержкой декодирования WMV HD. Более функциональное второе поколение, способное к этому, было представлено позднее, в составе семейства GeForce 6600. В третьем поколении (GeForce 7) технология PureVideo обрела некоторые дополнительные возможности, в частности, поддержку inverse 2:2 pull-down, но окончательные очертания она приняла лишь в четвертом поколении, с выходом в свет графического процессора NVIDIA G80. Теперь она носит название PureVideo HD, что отражает возможности видеопроцессора NVIDIA по декодированию и пост-обработке основных форматов HD-видео, H.264 и VC-1, используемых в носителях HD-DVD и Blu-ray. В отличие от первых поколений PureVideo, PureVideo HD не требует установки фирменного декодера NVIDIA для проигрывания DVD и, как и ATI Avivo, успешно работает с декодерами и плеерами сторонних разработчиков.

Хотя S3 Graphics и не имеет серьезного веса на рынке дискретных графических решений, ее разработки также содержат в своем составе достаточно продвинутый видеодвижок Chromotion. Его возможности приблизительно соответствуют возможностям AMD Avivo и NVIDIA PureVideo HD, но, справедливости ради, следует отметить, что технология S3 была воплощена "в металл" раньше, нежели аналогичные разработки гигантов графического рынка. Уже в конце 2003 года тестовые образцы карт DeltaChrome S8 позволяли проигрывать видео в формате WMV HD с приемлемой загрузкой центрального процессора благодаря встроенному декодеру, который, к сожалению, не поддерживает H.264 и VC-1. По этой причине мы решили, помимо решений AMD и NVIDIA, включить в наше исследование и продукцию S3 Graphics.

Следует иметь в виду, что современные видеопроцессоры – Avivo, Chromotion, PureVideo – состоят из двух частей, аппаратной и программной, причем, последняя даже более важна, так как именно от нее зависит качество реализации таких функций, как адаптивный деинтерлейсинг и т.д.

Краткое описание форматов

С целью получения как можно более полной информации о поведении графических карт при воспроизведении видео, в исследовании было решено использовать все основные современные форматы:

• MPEG-2/DVD/HD
• MPEG-4 ASP/DivX/DivX HD
• MPEG-4 AVC/H.264
• VC-1
• WMV HD

MPEG-2/DVD является, пожалуй, самым распространенным форматом сжатия видео. Сфера его применения очень широка; стандарт используется практически везде: от привычных всем DVD-дисков до систем цифрового телевещания. О некоторых принципах работы MPEG-2 было упомянуто в начале обзора, отметим лишь, что он допускает как чересстрочное (interlaced), так и прогрессивное (progressive) кодирование. Максимальное разрешение в случае DVD составляет 720х576 при 25 кадрах в секунду (PAL) или 720х480 при 30 кадрах в секунду (NTSC), а максимальная плотность потока приблизительно равна 10 Мбит/сек.

Несмотря на свой солидный возраст, формат отнюдь не является устаревшим и в версии ATSC поддерживает разрешения 1280х720 при 60 кадрах в секунду с прогрессивной разверткой и 1920х1080 при 30 кадрах в секунду с чересстрочной разверткой (720p и 1080i, соответственно). В существующих системах, работающих с MPEG-2, поддерживается плотность видеопотока до 80 Мбит/сек., чего вполне достаточно для обеспечения высокого качества картинки.

MPEG-4 ASP/DivX сегодня вряд ли уступает в популярности MPEG-2, так как обеспечивает приемлемое качество изображения при сравнительно небольшой плотности потока, а, следовательно, отлично подходит для передачи видео через Интернет. В основе формата лежит алгоритм сжатия, разработанный в рамках стандарта MPEG-4 Part 2, и использующий профиль ASP (Advanced Simple Profile). Одним из нововведений в MPEG-4 ASP стало использование глобальной компенсации движения (global motion compensation), позволяющей эффективно сжимать неподвижные сцены с движущейся камерой. Среди других важных новшеств следует назвать поддержку quarter-sample motion compensation, улучшающую четкость изображения, так как точность предсказания движения при этом повышается с 1/2 до 1/4 пикселя. Использование блоков изображения переменного размера (мин. 8х8 пикселей) позволило значительно повысить степень сжатия по сравнению с алгоритмами, оперирующими блоками фиксированного размера.

Среди кодеков, использующих MPEG-4 ASP, наиболее известны коммерческий DivX и распространяемый по лицензии GNU GPL XviD. Менее распространены такие реализации, как 3ivx, QuickTime и Nero Digital. Формально, HD-возможности DivX ограничены разрешением 1280х720 при 30 кадрах в секунду и плотности видеопотока до 20 Мбит/сек.; именно такими цифрами оперирует официальный профиль High Def. Тем не менее, нам без проблем удалось закодировать ролик в разрешении 1920х1080 при 25 кадрах в секунду с прогрессивной разверткой и битрэйтом примерно 9.5 Мбит/сек., используя XviD, и затем воспроизвести его с помощью DivX 6.2.

MPEG-4 AVC/H.264 представляет собой реализацию стандарта MPEG-4 Part 10, который ориентирован, в первую очередь, на достижение очень высоких степеней сжатия одновременно с высоким качеством получаемого изображения. Стандарт очень сложен и содержит массу нововведений, полное описание которых заняло бы не одну страницу. Мы назовем лишь некоторые из них, например, поддержку компенсации движения с переменным размером блока, причем, наименьший размер блока может составлять 4х4 пикселя, обеспечивая очень точное выделение движущихся областей, а, следовательно, и высокое качество изображения в сложных сценах с высокой детализацией. Компенсация движения в H.264 может использовать до 32 эталонных изображений, в отличие от более ранних форматов, оперирующих 1 или 2 изображениями, что также ведет к увеличению качества изображения и снижению плотности видеопотока. Точность предсказания движения возросла до 1/8 пикселя, а минимальный размер блока изображения уменьшился до 4х4 пикселей. Также было улучшено, в сравнении с MPEG-2, сжатие областей, имеющих схожий цвет, и применены алгоритмы энтропийного кодирования Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC) и Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC).

В результате, разработчикам удалось добиться великолепного качества изображения при сравнительно низкой плотности видеопотока, но расплатой за это стала чрезвычайно высокая требовательность H.264 к вычислительной мощности декодера. Данный формат был принят в качестве одного из используемых в видеодисках нового поколения, HD DVD и Blu-ray. Профиль High, применяемый в этом случае, допускает битрэйты до 30 и 40 Мбит/сек., соответственно, при разрешении до 1920х1080 с прогрессивной разверткой и частоте кадров 30 fps.

VC-1 – стандарт, в основе которого лежит кодек Windows Media Video 9 (WMV3), разработанный компанией Microsoft. Технически, VC-1 относится к семейству DCT-кодеков, как и MPEG-1/2/4. При разработке кодека упор был сделан на возможность сжатия чересстрочного видеоматериала без предварительного преобразования его в прогрессивный формат. По сути, VC-1 можно назвать подмножеством WMV3, поскольку его отличает только наличие профиля Advanced или, как его иногда называют, WVC1. В отличие от профилей Simple и Main, он поддерживает сжатие чересстрочного материала. При сопоставимом качестве изображения, WVC1 позволяет достичь 2-3 кратной экономии плотности видеопотока по сравнению с MPEG-2.

В HD-DVD и Blu-ray используется уровень L3 профиля WVC1 с битрэйтом до 40 Мбит/сек. Поддерживается как разрешение 1280х720 при 60 кадрах в секунду с прогрессивной разверткой, так и разрешение 1920х1080. В последнем случае частота кадров составляет 24 fps с прогрессивной разверткой и 30 fps с чересстрочной разверткой. При использовании уровня L2 максимальное разрешение ограничено 1280х720 при 30 кадрах в секунду с прогрессивной разверткой.

WMV HD – это рыночное название кодека Windows Media Video 9 (WMV3). Все видеоматериалы, закодированные при помощи этого кодека, используют уровень High профиля Main WMV3. Максимальная плотность потока при этом может достигать 20 Мбит/сек., а разрешение – 1920х1080 при 30 кадрах в секунду с прогрессивной разверткой. Хотя в формате WMV HD был выпущен ряд фильмов – как в виде отдельных дисков, так и в виде дополнений к DVD-версии, формат никогда не предназначался для широкого использования в быту и стал, скорее, переходной ступенью от DVD к настоящим HD-форматам, таким, как VC-1 и H.264. Ряд демонстрационных роликов в этом формате, доступных для скачивания из Интернета, имеет нестандартное разрешение 1440х1080, и, следовательно, не может быть назван true-HD-контентом, ориентированным на экраны с соотношением сторон 16:9. Это так называемый анаморфный формат и при соответствующей корректировке пропорций количество эффективных линий изображения будет составлять около 800.

High Definition Video на ПК: что для этого нужно?

Хотя графические карты и центральные процессоры, без сомнения, играют ключевую роль в проигрывании видеоконтента, есть несколько устройств и возможностей, которые понадобятся для проигрывания HD-видео с носителей HD DVD/Blu-ray, а также скачанного из Интернета.

С учетом того, что официально распространяемое HD-видео обычно имеет разрешение 1280х720 (720p) или 1920x1080 (1080p), минимальное разрешение телевизионного экрана, необходимое для полноценного воспроизведения, также составляет 1280х768. Оно не является экстраординарным для современных компьютерных дисплеев, но дешевые плазменные и LCD-телевизоры зачастую не располагают такими возможностями. Так называемое разрешение full-HD, то есть, 1920х1080, поддерживается только весьма дорогими телевизорами и мониторами высокого класса (начиная с 23" и выше), поэтому, если вы хотите увидеть HD во всей его красе, вам потребуется соответствующее устройство вывода изображения.

Приобретая оборудование для проигрывания HD-видео, следует иметь в виду наличие поддержки HDCP, причем, эту технологию должна поддерживать как графическая карта, так и устройство отображения видео. К сожалению, определить наличие этой поддержки не так-то просто: хотя большинство высококлассных LCD-мониторов поддерживают HDCP, в случае массовых моделей и моделей начального уровня вам придется узнавать о ее наличии у производителя устройства. С телевизорами ситуация обстоит проще: все устройства, имеющие маркировку "HD Ready", должны поддерживать HDCP.

Все графические карты, оснащенные разъемом HDMI, поддерживают HDCP, но среди тех, которые оснащены DVI, далеко не все располагают этой поддержкой. В Сети существует список, содержащий необходимую информацию о множестве графических карт, и мы рекомендуем тщательно проверить, обладает ли устройство, которое вы хотите приобрести, поддержкой HDCP.

В случае, если одно из вышеупомянутых устройств не имеет поддержки HDCP, некоторые диски HD DVD или Blu-ray будут воспроизводиться в пониженном разрешении – 960х540 (540p), что несколько лучше, нежели стандартный DVD с разрешением 720х480. Тем не менее, существует программное обеспечение, названное AnyDVD HD, которое способно обойти как HDCP, так и AACS (advanced access content system) и, таким образом, позволить просмотр HD-контента в полном разрешении на оборудовании, не поддерживающем HDCP. К сожалению, некоторые современные графические ядра не могут выводить видео c HDCP в разрешении 1080p, поэтому, такое ПО может оказаться необходимым, даже несмотря на поддержку HDCP всеми компонентами. Более того, ноутбуки Sony Vaio, оснащенные приводами Blu-ray, не могут выводить видео с соответствующих дисков через встроенный порт HDMI. Пока неизвестно, способен ли решить и эту проблему пакет SlySoft AnyDVD HD.

Когда необходимые видеоадаптер и устройство вывода изображения приобретены, вам потребуется также оптический привод нового поколения, способный проигрывать диски Blu-ray, либо HD DVD. Некоторые производители, в частности LG, ведут работы над созданием унифицированного привода, поддерживающего оба формата, но пока такие устройства в продаже отсутствуют.

В настоящее время на рынке имеется несколько моделей приводов Blu-ray. Цены на них довольно высоки и варьируются в пределах $500-$1000, но компания Pioneer обещает выпустить менее дорогую и более доступную модель BD-привода во втором квартале 2007 года. Это серьезно облегчит задачу сборки систем HTPC (Home Theater PC) с поддержкой Blu-ray. К сожалению сторонников лагеря HD DVD, соответствующие приводы пока отсутствуют в розничной продаже, однако внешний проигрыватель HD DVD, предназначенный для совместной эксплуатации с Microsoft Xbox 360, производимый компанией Toshiba и доступный по цене $199, прекрасно работает и с обычными персональными компьютерами, использующими Windows XP в качестве операционной системы. В этом случае пользователю потребуется программный проигрыватель, поддерживающий формат HD DVD, а также специальный драйвер, если он намеревается использовать привод для других целей, помимо просмотра видео.

Подведем итоги. Для того, чтобы насладиться всеми преимуществами HD-видео на ПК в полной мере, вам потребуется:

• Новый оптический привод с поддержкой Blu-ray или HD DVD.
• Мощный графический адаптер, поддерживающий HDCP и ускорение декодирования HD-видео.
• Монитор или иное устройство вывода, обладающее поддержкой full-HD (1080p) и HDCP.
• Программное обеспечение для проигрывания Blu-ray/HD DVD.
• Если система не полностью отвечает необходимым требованиям, могут понадобиться специальные утилиты.

Конфигурация тестовой платформы, параметры тестовых роликов и методы тестирования

Исследование производительности современных графических карт при проигрывании видеоконтента проводилось на платформе со следующей конфигурацией:

• Процессор AMD Athlon 64 FX-60 (2.60ГГц, 2x1МБ L2)
• Системная плата Asus A8R32-MVP Deluxe (ATI CrossFire Xpress 3200)
• Память OCZ PC-3200 Platinum EL DDR SDRAM (2x1ГБ, CL2-3-2-5)
• Жесткий диск Maxtor MaXLine III 7B250S0 (Serial ATA-150, буфер 16МБ)
• Звуковая карта Creative SoundBlaster Audigy 2
• Блок питания Enermax Liberty 620W (ELT620AWT, номинальная мощность 620W)
• Монитор Samsung SyncMaster 244T (24", максимальное разрешение 1920х1200@75 Гц)
• Microsoft Windows XP Pro SP2, DirectX 9.0c
• ATI Catalyst 7.1
• NVIDIA ForceWare 93.71

Так как современные видеодвижки используют блоки исполнения пиксельных шейдеров для обработки видео, а их производительность напрямую зависит от частоты графического ядра, мы решили максимально расширить спектр тестируемых графических решений. Кроме того, на производительность могут влиять и другие параметры, такие, как частота видеопамяти и ширина шины доступа к ней. В результате, в список вошли следующие видеоадаптеры:

AMD/ATI:

• Radeon X1950 XTX
• Radeon X1900 XT
• Radeon X1950 Pro
• Radeon X1650 XT
• Radeon X1600 Pro
• Radeon X1300 Pro

NVIDIA:

• GeForce 8800 GTX
• GeForce 8800 GTS
• GeForce 7950 GX2
• GeForce 7900 GTX
• GeForce 7950 GT
• GeForce 7900 GS
• GeForce 7600 GT
• GeForce 7300 GS

S3 Graphics:

• Chrome S27

В качестве тестового материала был использован следующий видеоконтент:

• DVD-диск "Gladiator" (PAL, 720x576, 25 fps interlaced, 9 Mbit/s)
• Ролик MPEG-2 HD 1080i (03:13, 405 MB, 1920x1080, 30 fps interlaced, 20 Mbit/s)
• Ролик DivX SD (24:00, 140 MB, 640x480, 24 fps progressive, 1 Mbit/s)
• Ролик DivX HD 1080p (224 MB, 03:13, 1920x1080, 25 fps progressive, 9.5 Mbit/s)
• Ролик H.264 720p (71 MB, 1:33, 1280x720, 24 fps progressive, 6 Mbit/s)
• Ролик H.264 1080p (309 MB, 4:13, 1920x1080, 30 fps progressive, 10 Mbit/s)
• Ролик VC-1 720p (120 MB, 1:20, 1280x720, 60 fps progressive, 15 Mbit/s)
• Ролик WMV HD 720p (97 MB, 2:02, 1280x720, 24 fps progressive, 6 Mbit/s)
• Ролик WMV HD 1080p (142 MB, 2:21, 1440x1080, 24 fps progressive, 8 Mbit/s)

К сожалению, нам не удалось найти в свободном доступе ролика в формате VC-1 с разрешением 1920х1080, а использование коммерческих дисков Blu-ray или HD DVD было невозможным из-за отсутствия в лаборатории соответствующего привода. В дальнейшем мы собираемся восполнить данный пробел в нашем тестировании.

В качестве проигрывателя был избран Cyberlink PowerDVD 7 Ultra, так как этот продукт поддерживает все нужные нам форматы, включая HD-DVD и Blu-ray. Он содержит в своем составе соответствующий декодер с поддержкой аппаратного ускорения, предоставляемого современными графическими картами, и одновременно является одним из наиболее известных, а значит и широко используемых проигрывателей, наряду с WinDVD 8 Platinum и Windows Media Player.

В настройках PowerDVD было включено аппаратное ускорение (опция "Enable hardware acceleration"), в AMD Catalyst Control Center задействованы опции "Pulldown Detection" и "Windows Media Video Acceleration", а в панели управления NVIDIA ForceWare – опция "Use inverse telecine". Регуляторы "Edge Enhancement" и "Noise Reduction" были оставлены в положении по умолчанию.

Для замеров загрузки CPU использовалась утилита Microsoft Management Console 2.0. Поскольку во время тестирования не выключались никакие из процессов Windows, существует тенденция к колебанию результатов загрузки процессора. Как следствие, стоит иметь в виду, что разница в 1% - 2% едва ли однозначно говорит о преимуществе или недостатке того или иного ускорителя в сравнении с конкурентом.

Результаты тестирования

• графические решения класса Premium

Очевидно, что проигрывание DVD уже давно не представляет какой-либо проблемы для мало-мальски современной и даже не очень современной графической карты. Все представленные решения обеспечивают декодирование этого формата при загрузке центрального процессора не выше 5.5%.

Поскольку MPEG-2 является относительно простым форматом, декодирование видеопотока с битрэйтом 20 Мбит/сек и разрешением кадра 1920х1080 также не является серьезной задачей для сегодняшних центральных процессоров и графических систем. В худшем случае, процессор загружается приблизительно на 16%, оставляя свободной львиную долю своих ресурсов. Семейство GeForce 8800 справляется с задачей лучше соперников, по всей видимости, из-за того, что его шейдерные процессоры работают на частотах свыше 1 ГГц. Отдельно стоит отметить чрезвычайно низкий средний уровень загрузки CPU, обеспечиваемый этими картами.

Формат DivX уже требует более серьезных вычислительных мощностей, даже в случае декодирования контента с разрешением 640х480. Здесь первенство прочно удерживает технология Avivo в лице Radeon X1950 XTX. Как ни странно, хуже всего справляется с декодированием новое поколение GeForce. Мы полагаем, что проблема может быть вызвана недостаточно отлаженными драйверами.

В случае с роликом в HD-разрешении, закодированном с помощью XviD, Radeon X1950 XTX уже не может обеспечить столь же низкую загрузку CPU, как в случае с разрешением 640х480.

Оба флагманских решения AMD и NVIDIA берут на себя примерно одинаковую порцию работы по декодированию DivX HD. Конечно, 40% это уже немало для двуядерного процессора достаточно высокого класса, однако условия просмотра вполне комфортны, без рывков и выпадения кадров. GeForce 7950 GX2 несколько уступает прочим решениям класса High-End по простой причине – технология SLI не дает никакого преимущества в случае декодирования видео, а частота одного ядра этого видеоадаптера составляет всего 500 МГц, что значительно меньше показателей Radeon X1950 XTX и GeForce 8800.

Несмотря на то, что H.264 является очень комплексным форматом, аппаратная поддержка его декодирования, реализованная в современных графических адаптерах, выполняет свою задачу "на отлично". Особенно стоит отметить выдающиеся результаты GeForce 8800 в обоих разрешениях. Radeon X1950 XTX и GeForce 7950 GX2 показали примерно одинаковую нагрузку на CPU в разрешении 1080p, но даже при этом уровень загрузки CPU не превысил 50%.

Справедливости ради стоит сказать, что мы использовали ролик со сравнительно низким битрэйтом, что облегчило задачу декодеру. В условиях проигрывания HD-DVD, несущего видеоматериал в формате H.264, нагрузка будет более серьезной, ведь плотность потока в этом случае может достигать внушительных 30 Мбит/сек.

Единственный имеющийся в нашем распоряжении видеоролик в формате VC-1 компенсирует разрешение 1280x720 высокой частотой кадров и битрэйтом на уровне 15 Мбит/сек., поэтому нагрузка, создаваемая им, достаточно высока. Движок AMD Avivo справляется с таким файлом значительно хуже, нежели NVIDIA PureVideo HD, но итоговый результат вполне приемлем, несмотря на то, что оба ядра CPU оказываются загруженными примерно наполовину.

WMV HD относительно простой формат для декодирования и с ним легко справляются все представители категории High-End, обеспечивая уровень загрузки CPU не выше 25%. Radeon X1950 XTX иGeForce 7950 GX2 в разрешении 1080p ведут себя примерно одинаково, а вот GeForce 8800 GTX демонстрирует лучшие показатели.

Вывод по наиболее производительным видеоадаптерам, доступным на рынке, однозначен – все они обладают достаточными возможностями по декодированию видео различных форматов, включая HD-контент, и даже в самом тяжелом случае способны взять на себя большую часть этой работы, загружая CPU не более чем на 45%-50%. В среднем же уровень загрузки варьируется в пределах 6%-36%, в зависимости от формата, не считая DVD и DivX SD.

• графические решения класса High-End и Performance-Mainstream

Результаты проигрывания DVD рассматривать не имеет смысла – нагрузка, возлагаемая этой задачей на центральный процессор, столь же ничтожна, как и в случае с графическими картами высшего класса.

MPEG-2 HD показывает одинаковую загрузку процессора в случаях с Radeon X1900 XT и Radeon X1950 Pro, хотя последний имеет худшие технические параметры. Скорее всего, незначительно более высокая загрузка – результат поведения системы при измерении, так как частоты ядра и памяти Radeon X1900 XT выше, а количество пиксельных процессоров, судя по всему, не играет при декодировании видео значительной роли. У GeForce 8800 снова стоит отметить очень низкий минимальный уровень загрузки CPU, хотя средний и максимальный уровни сопоставимы с аналогичными показателями карт AMD.

Декодирование DivX SD происходит с тем же уровнем загрузки процессора, что и в предыдущем случае, расхождение не превышает 1%, что при принятой нами методике измерения несущественно.

То же самое можно сказать про DivX HD, хотя разница здесь немного больше – от 2% до 5%. Несколько неожиданным в свете более высоких частот выглядит проигрыш GeForce 7950 GT своему двухпроцессорному сородичу, GeForce 7950 GX2.

При проигрывания видео в формате H.264 аномалий, подобных описанной выше, не наблюдается и GeForce 7950 GT вполне закономерно показывает лучший результат, нежели GeForce 7950 GX2 как в случае разрешения 1280х720, так и в случае 1920х1080. Результаты Radeon X1900 XT и Radeon X1950 Pro примерно одинаковы. Примечательно, что невысокие результаты карты ATI Radeon X1900-серии демонстрируют именно в режиме 1080p.

NVIDIA PureVideo HD вновь демонстрирует отличные результаты, чего не скажешь о Radeon X1950 XTX, Radeon X1900 XT и Radeon X1950 Pro, которые располагаются точно в порядке убывания вычислительной мощности. Тем не менее, даже Radeon X1950 Pro способен декодировать видео, сжатое VC-1, без серьезной загрузки CPU.

Результаты хорошо соотносятся с аналогичными результатами для видеоадаптеров высшего класса. В целом, уровень загрузки CPU невысок, но у продуктов NVIDIA он несколько ниже, чем у решений ATI Radeon.

Графические карты, относящиеся к категории Performance-Mainstream, столь же успешно справляются с декодированием различных форматов видео, как и их старшие собратья. Как и в предыдущем случае, пиковая загрузка CPU не превысила 50%, а средняя варьировалась в пределах от 6% до 35%-37%.

• графические решения класса Mainstream

Несмотря на более скромные технические характеристики участников категории mainstream, более-менее заметные отличия демонстрируют только GeForce 7900 GS и GeForce 7600 GT в случае с MPEG-2 1080i. Первой не хватает частоты графического ядра, а вторую, возможно, сдерживает 128-битная шина памяти.

При проигрывании DivX SD на GeForce 7900 GS пиковый уровень загрузки CPU аномально высок, но, скорее, это следствие несовершенства наших методов измерения, нежели нехватка частоты GPU, потому что при декодировании DivX HD подобного поведения не наблюдается. Процессор при этом загружен, в среднем, на 34%-36%.

Наихудший результат принадлежит Radeon X1600 Pro, что, скорее всего, происходит из-за некачественной реализации декодирования H.264 драйвером, поскольку отставание от Radeon X1900 XT составляет чуть более 2% в случае с разрешением 1080p.

Шина памяти в данном случае не играет видимой роли, так как GeForce 7600 GT разгружает CPU лучше, нежели GeForce 7900 GS, несмотря на наличие у последней 256-битной шины и 20 пиксельных процессоров. Налицо прямая корреляция между производительностью PureVideo HD и частотой GPU.

Результаты декодирования VC-1 в формате 720p@60fps практически те же, что и у карт классом выше, разве что пиковая загрузка CPU в случае карт NVIDIA возросла на 1%-2%.

В случае с WMV HD GeForce 7600 GT вновь лидирует, как и при проигрывании контента в формате H.264. Серьезного падения производительности видеопроцессоров AMD и NVIDIA в сравнении с более мощными графическими картами не наблюдается.

Современные карты, относящиеся к категории массовых графических решений, способны справиться с задачей проигрывания видео всех существующих форматов, включая full-HD ничуть не хуже, чем их более производительные и дорогие собратья. Осталось выяснить, как же поведут себя наиболее недорогие видеоадаптеры.

• графические решения класса Entry-Level

В случае с DVD изменений не происходит – GeForce 7300 GS и Radeon X1300 Pro делают свою работу так же хорошо, как и любые другие современные карты AMD и NVIDIA. Для MPEG-2 1080i ситуация несколько менее радужная, но и здесь пиковая загрузка процессора не превышает 30%, а средняя находится в пределах 8%-10%. Это означает, что производительности исследуемых карт достаточно для успешного выполнения большей части работы по декодированию и проигрыванию данного формата.

Хотя в процентном соотношении серьезное падение производительности Radeon X1300 Pro при проигрывании файла DivX SD налицо, в реальности это выливается лишь в 13% загрузку CPU, причем, пиковую, а средняя при этом остается на том же уровне, что и у более мощных карт AMD. Такими же успехами может похвастаться и GeForce 7300 GS.

В случае с DivX HD 1080p и GeForce 7300 GS пиковая нагрузка на CPU достигает 50%; вероятно, в случае с одноядерным процессором она составила бы 100%, и избежать выпадения кадров было бы невозможно. Radeon X1300 Pro демонстрирует более приемлемый результат – в его случае пиковая нагрузка не превышает 43%.

В случае файла с разрешением 1920х1080 мы наблюдаем первый случай превышения 50% барьера загрузки CPU. Следует опять отметить проблему с драйверами у Radeon X1000: Radeon X1300 Pro показывает более сильную загрузку CPU, нежели S3 Chrome S27, не имеющий в своём составе аппаратного декодера H.264. В то же время, GeForce 7300 GS выступает вполне успешно, ничуть не уступая прочим представителям семейства GeForce 7.

Примерно так же ведет себя Radeon X1300 Pro в случае с видео, сжатым при помощи кодека VC-1, хотя пиковая загрузка здесь меньше, нежели при проигрывании контента в формате H.264 1080p. NVIDIA GeForce 7300 GS чувствует себя не менее уверенно, нежели в предыдущем случае.

WMV HD, использующий менее ресурсоемкий профиль сжатия, нежели VC-1, позволяет с успехом проигрывать этот формат на Radeon X1300 Pro, хотя в случае разрешения 1080p нагрузка на процессор все еще значительно выше, нежели у более производительных моделей AMD Radeon.

Насколько видеопроцессоры улучшают качество изображения: тесты HQV

Помимо тестирования производительности AMD Avivo и NVIDIA PureVideo HD, мы решили также затронуть вопрос влияния этих видеопроцессоров на качество изображения. Для этого был использован популярный тест HQV, разработанный компанией Silicon Optix и предназначенный для сравнительного анализа качества при проигрывании DVD. Тест представляет собой обычный DVD-диск с удобной системой меню и экранных подсказок, поэтому он может использоваться не только на ПК, но и на любых устройствах, способных проигрывать DVD.

Негативной стороной такой универсальности является определенная субъективность полученного результата. Дело в том, что оценка работы функций видеопроцессора в тесте HQV возлагается на самого пользователя, который должен оценивать качество работы каждой функции визуально, ориентируясь по эталонным изображениям и выставляя соответствующее количество очков. К счастью, тест снабжен подробной документацией, содержащей все необходимые эталонные изображения, поэтому при достаточной внимательности оператора, производящего тестирование, влияние субъективного фактора относительно невелико, и полученные результаты вполне можно использовать для сравнения.

Тесты, входящие в состав пакета HQV, можно разделить на несколько секций, каждая из которых служит для оценки качества работы определенной возможности видеопроцессора:

• Тесты Coloror Bar/Vertical Detail, Jaggies Pattern 1, Jaggies Pattern 2 и Waving Flag позволяют оценить реализацию алгоритмов деинтерлейсинга при просмотре чересстрочного видеоматериала на устройстве с прогрессивной разверткой – к примеру, обычного DVD на компьютерном мониторе или ЖК-телевизоре. Первый тест также служит для оценки цветового баланса, насыщенности и общей четкости изображения.
• Тест Detail Enhancement служит для оценки работы технологий, улучшающих четкость изображения.
• Тесты Noise Reduction и Motion Adaptive Noise Reduction, как нетрудно понять из их названия, оценивают корректность и качество работы систем шумоподавления видеопроцессора в неподвижных сценах и сценах, содержащих движущиеся объекты, соответственно.
• Test 3:2 Detection предназначен для проверки возможности видеопроцессора осуществлять перевод контента с 24 кадрами в секунду и прогрессивной разверткой (т.н. film-mode) в формат NTSC (30 fps, чересстрочная развертка) в случае, если записанный материал не содержит нужного флага. Сам этот процесс носит название 3:2 pulldown, а техника записи на DVD материала в оригинальном формате 24p с флагами, указывающими видеопроцессору проигрывателя произвести распределение кадров по полям в нужной последовательности, называется soft telecine. Отсутствие в видеопотоке MPEG-2 этих флагов приводит к снижению детализации и появлению визуальных артефактов (алиасинг и муар), если видеопроцессор не обладает достаточным "интеллектом" для распознавания необходимости произведения 3:2 pulldown.
• Тесты Film Cadence являются разновидностью предыдущего теста, но в них используются другие последовательности pulldown для различных форматов видео, включая 12 fps для анимации и 8 fps для аниме. В отличие от предыдущего теста, нужные ключи в видеоматериале присутствуют, так что проверяются только возможности видеопроцессора по преобразованию форматов, но не по их детектированию.
• Тесты Mixed 3:2 Film with Added Video Titles позволяют выяснить, насколько хорошо видеопроцессор способен выполнять "интеллектуальный" деинтерлейсинг. Иногда на оригинальный материал в формате 24p накладываются субтитры или эффекты перехода сцен, выполненные в режиме 30i, и в таких случаях процессору приходится обрабатывать разные части изображения по-разному, в попиксельном режиме.

Каждый тест имеет описание и несколько изображений, служащих эталонами, оцененными в определенное количество очков. Ориентируясь на эти изображения и сравнивая их с изображением на экране, оператор и выставляет количество очков в каждом тесте. Финальный результат представляет собой сумму очков всех тестов HQV, меньшую или, в идеальном случае, равную 130 – максимально возможному количеству очков.

Итак, в результате тестирования были получены следующие результаты:

Как видите, разница в количестве очков, заработанных Avivo и PureVideo HD, невелика. Видеопроцессор NVIDIA продемонстрировал несколько худшее качество деинтерлейсинга, особенно в тесте Waving Flag, но зато превзошел разработку ATI в реализации алгоритмов улучшения четкости изображения. Хотя технология Avivo также показала более четкую картинку в этом тесте, нежели программный декодер PowerDVD, она была лишена возможности регулировки этого параметра, поэтому получила меньше очков, нежели PureVideo HD. С другой стороны, детектирование необходимости применения 3:2 pulldown лучше далось решению AMD. Несмотря на то, что оба видеопроцессора определили эту необходимость с задержкой порядка 0.5 секунды, Avivo запомнил нужный режим и при повторном просмотре материала уже не демонстрировал муара и алиасинга в первые мгновения, за что и получил более высокую оценку. Во всех остальных тестах видеопроцессоры AMD и NVIDIA вполне заслуженно получили наивысшее количество баллов. По сравнению с программным декодером PowerDVD, даже с включенной функцией CLEV-2, они обеспечивали значительно лучшее качество изображения.

К сожалению, решение S3 – видеоадаптер Chrome S27, не прошел тестов из-за дрожания изображения, вызванного, возможно, NTSC-версией тестового диска HQV. Несмотря на наличие видеопроцессора с неплохими возможностями, Chrome S27 получил 0 очков, в чем явно виноваты некачественные драйверы – давняя проблема S3 Graphics. Хотя технические характеристики Chrome S27 хороши для решения начального уровня, мы не можем рекомендовать этот видеоадаптер для просмотра видео.

Заключение

Пора подвести итоги. Итак, протестировав целый ряд современных графических адаптеров на предмет возможностей по аппаратному ускорению декодирования сжатых форматов видео, мы можем сказать, что практически любой из них содержит в своем составе все необходимое для проигрывания контента в форматах с высоким разрешением, не говоря уже о привычных DVD и DivX. Речь идет как об аппаратной, так и о программной части – если опираться на результаты тестов, то очевидно, что поддержка со стороны драйверов достигла зрелости, так как даже в случае видео с разрешением 1920х1080 декодирование и проигрывание осуществляется без каких-либо проблем с производительностью или качеством изображения.

Конечно, нагрузка на центральный процессор при этом достигает значительной величины, особенно, в случае с текущей реализацией ATI Avivo и H.264, но с учетом уровня производительности современных двуядерных процессоров, это не представляет серьезной проблемы. В свою очередь, причина поведения Avivo, отлично чувствующего себя при декодировании видео в форматах H.264 и WMV HD с разрешением 1280x720 и сдающего позиции сопернику в лице PureVideo HD при увеличении разрешения до 1920x1080, неясна. Она может быть как аппаратной и являться следствием наличия некоего "бутылочного горлышка" в архитектуре Avivo, проявляющегося на высоких битрэйтах и разрешениях, так и программной, связанной, к примеру, с работой неотключаемых алгоритмов шумоподавления и улучшения четкости изображения.

В целом обе технологии обеспечивают достаточную разгрузку центрального процессора. Однако при настройках по умолчанию Avivo позволяет получить более четкую и менее шумную картинку, нежели PureVideo HD, что, впрочем, компенсируется наличием у последней более гибких настроек параметров шумоподавления и улучшения детализации.

Что касается сравнения производительности видеопроцессоров карт, относящихся к разным ценовым категориям, то она варьируется в сравнительно небольших пределах, но все-таки позволяет сделать определенные выводы. В первую очередь, производительность зависит от частоты графического ядра, а точнее – блоков исполнения пиксельных шейдеров. Этим объясняются рекордные результаты семейства GeForce 8800, шейдерные процессоры которого работают на частотах свыше 1 ГГц. При этом очевидно, что используется небольшое количество шейдерных блоков, что подтверждается сравнением результатов Radeon X1950 XTX и Radeon X1650 Pro или GeForce 7900 GS и GeForce 7600 GT. Такие параметры, как объем и частота видеопамяти, а также ширина шины доступа к ней, также не оказывают существенного влияния на производительность аппаратного видеопроцессора.

Особняком стоят решения начального уровня. Эти карты или оснащены медленной памятью с узкой шиной доступа к ней, как GeForce 7300 GS, или несут на борту малое количество пиксельных процессоров, как Radeon X1300 Pro. Это серьезно ограничивает их видеопроцессоры и поэтому они не очень хорошо подходят для проигрывания HD-видеоконтента с высоким битрэйтом и разрешениями, особенно, если ваша система оснащена одноядерным CPU. Все остальные современные видеоадаптеры, начиная со скромных Radeon X1600 Pro и GeForce 7600 GT, и заканчивая высокопроизводительными Radeon X1950 XTX и GeForce 8800 GTX/GTS, справляются со своей задачей отлично.

Таким образом, выбор графической карты для мультимедийного центра обусловлен практически только желанием играть в игры и шумностью системы охлаждения. Если игрового применения системы не планируется, незачем гнаться за картой уровня GeForce 8800.