用好CUDA加速 6款视频软件评测与指南

从2008年下半年开始和GTX280的发布,NVIDIA的GPU从传统的单一3D渲染角色快速像通用并行处理器+3D渲染角色转变。近一年来,基于NVIDIA CUDA架构GPU的应用情况已经非常清晰。基于游戏的PhysX带来真实的物理效果;由PowerDirector、Badaboom、TMPGEnc开始的基于视频特效和编码的CUDA加速;最新推出的Arcsoft和vReveal实时的视频处理;而最近又加入了一款用户界面很贴近个人用户的视频处理软件Loilo,以及刚刚发布的新版本Nero Move it。


GPU带来新视觉计算,不仅仅是3D渲染和游戏

     从2008年中GTX280的发布,到NVIDIA明确提出CUDA架构的概念的短短半年时间里,CUDA在个人应用领域的软件至今已经达到上述的7款(还不包括采用CUDA加速的插件,例如CoreAVC的CUDA插件,Foobar下的音效插件等)。基于高级语言的CUDA软件开发的优势得到了较好的体现。大家不难发现以上几款软件都与视频相关,这一方面是因为现有PC个人应用恐怕除了3D游戏外,视频处理是负荷最大的;而另一方面,虽然以上7款软件与视频相关,但实际应用上有各自擅长的方面,用途也是不同的。今天我们选取以上软件中的六款进行评测,并简单指导大家使用。

硬件平台
CPU Intel Core2Extreme Q9300
主板 ASUS P5Q Deluxe
显卡 NVIDIA GeForce GTX280
NVIDIA GeForce GTS250[报价 参数 图片]
NVIDIA GeForce 9600GT
内存 Kingston HyperX DDR2 800 2GBX2
硬盘 Seagate 7200.10 320G
电源 TT 80 Plus 750W
软件环境
操作系统 Windows Vista 32bit
驱动程序 Intel inf9.0
NVIDIA Forceware185.68
测试软件 Cyberlink PowerDirector
Loilo
TMPGEnc
ArcSoft SimHD
Badaboom
vReveal MotionDSP

测试软件 应用方向
Cyberlink PowerDirector 视频特效与编码
Loilo 视频特效,编码,高清播放,3D界面
TMPGEnc 剪辑加速
ArcSoft SimHD 标清转高清:倍线
Badaboom 视频编码
vReveal MotionDSP 视频效果增强(尤其是低质量视频)

    从上表我们简单概括了本次测试的六款软件主要应用的方向,我们逐个为大家介绍软件的相关应用以及CUDA带来的加速效果。本次测试在硬件选择上,使用了3款定位不同的NVIDIA显卡,而Q9300 CPU也是目前Intel 2000元价位上的高端四核心CPU,具有SSE4指令集同样是专门为视频优化的好手,在上述很多软件中被使用到。

Loilo,按CUDA应用软件发布时间来看是仅早于本月才发布的Nero Move It的一款被称为操作界面非常人性化的软件。在软件上我们也看到了4项专为CUDA和NVIDIA优化的标语,它们分别是视频编码的CUDA加速,视频特效的CUDA加速,软件界面的CUDA加速与高清播放的PurevideoHD加速。


Loilo 灵活的操作界面

Loilo灵活的操作界面来自于NVIDIA的加速,它允许用户将所有的素材如图片和视频,随意拖放在软件界面的任何地方,而不是被束缚在规规矩矩的窗口内,这让整个桌面的效率大大提高。同时,在窗口上方大家很容易为视频在Timeline中添加各种特效,由于Purevideo和CUDA的配合,可以实现对高清视频增加特效时的实时浏览。


各种输出选择

GPU输出时的设置

CPU输出时的设置

    最后我们来看编码上CUDA的加速,当我们需要输出成H264编码的MP4文件时,可以选择GPU加速输出编可以生成相关文件,并用GPU加速。但由于软件目前不够完善,GPU输出可选用参数并不是我们常见的参数,又由于与CPU输出参数可调整方向有很大不同,所以我们没有办法进行性能上的测试.

 Cyberlink PowerDirector7是在2008年许多测试中常见的软件,它不但较早就对CUDA提供了支持而且在Core i7 CPU测试中也表现突出,是对Core i7优化的最好的一款软件,我们似乎可以理解这是Cyberlink所有软件中最为上进的一款,毕竟PowerDVD已经没什么新意?言归正传,PowerDirector7根据官方提供的说明,它可以利用CUDA对视频特效与编码进行加速。


画面中各种特效,支持CUDA加速的会有NVIDIA LOGO标识

在特效测试时,选择输出为MPEG2,编码部分由CPU运算完成

单独测试H264编码的设置

由于官方给出两个CUDA加速功能,所以我们分别测试。第一项测试支持CUDA加速的特效,我们对选则好的视频使用了4个相关特效,并输出为MPEG2格式的文件;第二项,仅对视频进行转码测试,输出为H264编码的MP4文件

    PowerDirctor7是一款即便用CUDA加速也会100%使用CPU的软件,它在特效滤镜CUDA加速方面表现的并不好,而在MPEG2输出时SSE4也可以对特效滤镜进行加速,但我们还是可以看到即便使用GeForce9600GT打开CUDA加速也要比Q9300的效率高不少。而在纯编码输出方面,同样CPU仍满负荷工作,但可以看到CUDA的效率还是很高的。

如果没有记错,TMPGEnc是第一时间站出来为CUDA捧场的知名软件之一,虽然最终它没有坐到“沙发”让Badaboom抢了先,但其影响力仍是非常不小,而推出的时间也较早,但由于TMPGEnc一直以高效的编码能力闻名,对CUDA支持上仅仅支持视频编辑与简单的特效,让很多忠实用户有些遗憾。


打开CUDA加速

 
左侧是视频滤镜与简单编辑选项

我们在TMPGEnc选择源文件的一页,可以看到滤镜选项,点击进入就看到了上面的界面。其中的滤镜比较常规,可以对视频速度,画面比例,颜色等进行一些调整,而这些功能支持CUDA,倒也算是利用率很高的一些应用了。下面我们来看看测试成绩。


GeForce GTX280测试


GeForce 9600GT测试


GeForce GTS250[报价 参数 图片]测试

 TMPGEnc测试从上面三个图中信息可以看到,当使用高端的GTX280时,此时CPU占用整个处理工作的0.7%,即所有工作几乎都有GPU完成。但是使用GTS250[报价 参数 图片]时,CPU开始辅助工作,达到了28.5%的工作量,9600GT时这个数值为39.6%,这种CPU与GPU结合的算法在这些CUDA加速软件中还是比较少见的。不过从中可以看出,更多的流处理器可以分担CPU的工作量,效率也可以提高许多。

    从测试成绩和我们监控测试状态来看,TMPGEnc中的Filter并没有对多核心CPU优化,4核心的Q9300很难发挥优势,不过以TMPGEnc以往的作风来看并不像是故意不对CPU优化,也许这套工作的确很难做到优化,而GPU并行计算的能力正好在这里发挥。

vReveal具备CSI式(引自Crime Scene Investigation,《犯罪现场调查》)的超高分辨率专利技术,该技术的原型是执法和情报部门所采用的法庭专用应用程序。通过支持NVIDIA的GPU(图形处理器)所具备的大规模并行处理能力,vReveal可以即刻清除视频中抖动、灰暗、噪音和模糊的部分。


这是官方展示的一组效果对比,经过处理后右侧书名文字非常清晰


(点此查看大图)

在软件界面中不难看出,左侧有6个改善画面的方案。有降噪,提升分辨率,锐化,自动对比度,扩展画面以及手动亮度调节。每一项进入高级模式还可以进行具体细节调节。


(点此查看大图)

    上文已经对vReal进行了不少的介绍,在这里我们再看一个例子。上图的视频左右两侧分别为处理前后的对比画面,是实时的视频画面。我们用vReal对视频加入了降噪和自动对比度的滤镜,第二张图片是我们关闭CUDA加速后CPU占用率情况。而使用CUDA加速时,CPU是完全没有负荷的

目前我们一般可以通过两个渠道获得Arcsoft的SimHD功能,Arcsoft公司的TotalMedia Theater是一款较为常用类似于PowerDVD的多媒体播放软件,目前最新的版本为3.0系列,在普通版本上用户可以购买SimHD For CUDA的插件来实现这个功能。而我们在早期测试时,NVIDIA曾提供过内嵌了SimHD的TMT播放器2.1版本,该版本不支持显卡的反交错,所以对画质有影响,推荐大家只有3.0版本的TotalMedia Theater。

SimHD插件实现的是我们通常所说的“倍线”功能,这在几年前的DVD机上可以见到,由于当时还没有高清视频大量的节目源,通过插值算法与边缘锐化,将普通的标清分辨率DVD影片实现1920X1080分辨率的插值输出,有不错的效果。现在使用SimHD插件通过CUDA加速可以轻松在电脑上对DVD进行倍线提升清晰度的功能。

    另外,其实类似的倍线技术是Intel在去年中首先在Cyberlink的一款软件上率先演示的,当时使用E8000系列双核心CPU,负荷几乎占满80%以上,对于CPU来说这个运算量实在有些大,而我们测试中使用GeForce9600GT也没有察觉GPU达到最大负荷。

关于SimHD的测试,我们还是用大量的来自于HQV Benchmark软件中的截图来给大家提供一些参考。为了更好的展示SimHD的效果,TMT软件内置了对比模式,从下面图可以看到两个对比画面,一个是原始画面,一个是进行过倍线处理的画面,大家可以看出差别吗?

 
 
     效果如何?相信大家已经有了答案。不过要说一下最后两张图,这是测试运动中物体与静止物体同一画面时画质的测试。如上图所示,如果显卡没有反交错处理,那么静止物体就会形成波纹,在前一页我们也看到NVIDIA指出Cyberlink的TTHD功能会导致该项测试失败。其实从我们来看也许并不一定,因为只要显卡支持反交错,打开此功能即可消除,而这与倍线功能似乎并不那么密切相关。在TMT的2.1版本,同样不支持反交错。

Badaboom界面

    Badaboom,一款大家非常熟悉的软件,我们似乎都没有必要再这里详细介绍它了。软件使用很简单,右侧有许多预置的规格,当然你也可以任意自定义想要的视频输出规格。但该软件输出规格仅支持H264编码的MP4文件,最大支持Main Profile下 Level4.1码率25Mbps的文件且支持CABAC编码规格,整体来说除了不支持High Profile下 4.1-5.1更高Level外,它已经非常完美了。

编码参数,H264 Level

本次测试与我们去年测试稍有不同,去年我们即便是给IPOD Touch/IPHONE压缩也选用了5000Kbps的高码率,如果你真的是这些产品的用户便会发现,平时压缩你只需要最多700kbps码率的视频,在iTunes Store上买到的视频也最多不过如此,更高的码率对于这个机器来说只是浪费。所以本次测试选用了两个规格码率,一个是500kbps的IPHONE分辨率的视频,另一个是该软件支持最高规格1080p Main Profile Level 4.1 CABAC的编码,成绩如下。

    由于此软件不能支持CPU编码所以我们先来看一下GPU编码结果,对于一部片长300秒的视频进行编码如果是给移动设备使用,编码时间只有1分钟左右,如果使用高端显卡将在半分钟完成,这个成绩非常不错。如果大家有兴趣查看Badaboom与CPU对比,请访问《CUDA挑战SSE4? CPU/GPU视频编码详解》里面有4款显卡与2款主流CPU的对比。

由于Nero Movie IT还没有最终确定发布,所以本次测试不包含这款软件。不过最后,我们还是总结一下本次测试的几款基于CUDA应用GPU加速的视频处理软件,以及CUDA在个人应用上的优势。

如果大家对CUDA一直有所关注,那么对GPU加速或者使用CUDA会比CPU快数倍甚至数十倍的观点自然不会怀疑,而即便大家对CUDA没有了解,那么通过我们这次测试也可以明显看到用GPU进行加速,速度比CPU快是不容置疑的。

综合几款软件来看,Badaboom和PowerDirector7的编码加速(还包括Loilo中设置不完整的编码加速)是目前应用最为成熟的一方面,而Badaboom应该是最为易用也设置最完整的,它们目前都只支持H264一种编码输出,从Intel SSE4多年来优化看要做到多种格式全兼容实在不太可能也没太大必要,即便是效率极高的TMPGEnc也不支持H264 SSE4加速,CUDA目前做到的已经相当不错。

MotionDSP的vReveal与SimHD,属于实时对视频进行复杂处理的软件,它们的效果非常明显,可以对视频有不错的优化,而从目前应用来看vReveal支持的输入格式很丰富,而且对特别差和较差的视频改善很明显,非常值得大家尝试。而SimHD就如我们当年玩倍线DVD播放机一样,首先仅支持DVD Video光盘的SimHD效果输出,其次DVD画质本身也决定了输出效果,应用范围相对较小,但整体效果仍令人满意。

最后,是TMPGEnc、PowerDirector7和Loilo中的视频滤镜,GPU提速效果也是非常明显的。对于家里拥有DV的用户,不要错过这几款软件与NVIDIA显卡,另外鉴于很多滤镜对SSE4的优化CPU配置也不要太低,CPU和GPU对视频处理效率都有很重要的作用。

总体而言,MotionDSP和SimHD的应用我们认为是这几款中最为突出的(这两项类似在CPU上的应用Intel更早时候就演示过,被定位于4核应用案例),相信大家很快会看到CPU加速的相关软件推出,这种操作对CPU消耗实在太大,对于目前主流CPU平台而言,这种应用是否具有实用价值都是一个疑问,而只要普通的GeForce9600GT GPU就可以轻松应付。而随着DC/DV甚至手机拍摄视频越来越多,vReveal这类软件会大大快速改善视频的效果,效率与传统CPU将是非常之高。对于这些软件,拥有GeForce的用户不妨尝试一下吧。

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