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    目前主流的电脑显示器分辨率是1920x1080,也就是常说的FHD标准,不过在智能手机都开始朝2560x1440前进了,PC显示器显然还需要更进一步的强化,下一代的标准就是4K分辨率,也就是Utlra HD标准。今年以来,戴尔、联想、华硕、三星等公司纷纷推出廉价型4K显示器,最便宜的只有4000多即可买到,预计今年底明年初就能降到3000元内,用户也更容易接受。

    4K对我们来说不仅是一次分辨率升级,其影响远远比之前1680x1050分辨率升级到1920x1080还要大,从应用体验、UI优化及性能上都提出了更严峻的挑战,更重要的是4K即将来临之前,很多人对4K尚无清晰的认识。从本文开始,超能网也会推出一系列有关4K分辨率的科普文章,从4K显示器到4K电视,从4K基础知识再到4K视频、游戏应用皆有涉及。

    之前我们已经科普了下4K分辨率到底是什么,也看到了Windows 8.1系统对4K的优化支持,也见识到了4K游戏对显卡的夸张要求,不过今天看到的将是4K带给用户最为赏心悦目的享受。

    相关文章推荐:

    4K系列之一:4K分辨率是什么

    4K系列之二:Windows 8.1下4K应用初体验

    4K系列之三:4K游戏要求有多高

    4K系列之四:4K显示器与电视机的选择

    4K视频编码:H.264、H.265、VP9谁主沉浮

    视频编码、解码以及视频格式的内容可谓浩如烟海,随便拿出一部分内容都可以写一本厚厚的书,今天我们也不可能一一给各个视频编码做传,简单来说说主要的视频编码的故事吧。江湖上流传的视频编码标准不下数十种,每种标准都可以说是厂商与各利益组织竞争、妥协、合作后的产物,这里我们简单把它们划为两个阶段,第一阶段可称为1080p及之前的阶段,有三种标准胜出,第二个阶段可称为后1080p时代,也包括目前愈演愈烈的4K时代,不过这个阶段的编码标准还没有最后的胜利者,H.265及VP9还在博弈中。

    高清编码标准第一阶段:MPEG-2、H.264、VC-1胜出

    跟电信联盟最终确立了WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三大3G标准一样,早前胜出的视频编码标准也有三种——MPEG-2、H.264及VC-1,其中MPEG-2问世比较早,也是最早实现硬解的,H.264也叫MPEG-4 AVC,有两个名字是因为早前它是由两个组织命名的,国际电联ITUT-T、ISO/IEC国际标准化组织分别给它取了名字。第三种标准VC-1也有很多称呼,比如Windows Media Video 9,关键是他有个好爸爸——微软,虽然大家都担心这种一家独大的标准,但是微软10年前底子很硬,还是把VC-1推上了三大主流标准之一的宝座。


    VC-1编码也早已实现了GPU硬解加速

    这三大标准中,MPEG-2出道时间早,压缩比小,占用空间大,影响也是最低的,H.264与VC-1是720p、1080p高清视频编码的主流,压缩比上虽然VC-1>H.264>MPEG-2,但是影响最大、使用最多的还是H.264标准,VC-1一家独大及局限于Windows平台的缺陷还是让厂商有些忌惮。

    时至今日,我们在网上能看到的高清电影多数都是H.264编码标准的,这两天想找一些VC-1或者MPEG-2编码的高清电影或者视频都没什么结果,而H.264编码的电影却随处可见。

    此外,不论是MPEG-2、H.264还是VC-1编码,目前AMD/NVIDIA/Intel的显卡都已经实现了加速,GPU硬解不是问题了,至少说在1080p分辨率以内都不是问题了。

    高清编码标准第二阶段:H.265、VP9

    第一阶段的编码标准竞争犹如之前的3G标准,H.264最终成了3大标准中的WCDMA,发展的最好,而MPEG-2则是TD-SCDMA,有亲爹支持的VC-1更像是高通独大的CDMA2000。后1080p视频时代则是到了4G时代,在场的玩家所剩不多,有能力成为新一代标准的不过是H.265及Google主导的VP9。

    H.265也叫HEVC,2012年就已经完成了标准制定工作。与H.264相比,H.265的最大本领是可以在维持画质基本不变的前提下,让数据传输带宽减少至H.264的一半。同时其还支持最高为7680*4320的分辨率,因此即使是2160P甚至是更高级别的超高清视频同样可以通过H.265格式进行编码。

    微软现在的影响力大不如前,新一代视频编码标准中引领风骚的是Google公司,他们提出的VP9编码是最有可能跟H.265一较高下的新标准。VP9全称是WebM open-source V9,此前Google推广过VP8,VP9时代才算渐入佳境,Google嫡系如Youtube、Chrome等都已支持VP9编码,还争取到了FireFox的支持,Intel、ARM、NVIDIA、三星、Marvell等硬件厂商也早就宣布支持VP9了,阵容还是很庞大的。

    尽管Google在不同场合都宣称VP9编码效果高于H.264之类的,但是H.264及后续的H.265与VP9的差距并不是技术上的,二者都能支持8K视频,满足未来一段时间内视频编码的需求都是没问题的,而VP9的杀手锏是无版权费,肯定会受到厂商的热烈欢迎的。不过VP9也有不利之处,进度上要慢于H.264及H.265。

    有关H.265与VP9详细性能对比的文章可以参考CSDN上的这篇博客

    H.265与VP9现在还谈不上谁是最后的胜利者,这场竞赛也不是赢家通吃的,因为Google的目标是提供多一个选择,而不是完全取代H.264/H.265,很多厂商都会同时支持这两种标准的。

    值得一提的是,厂商们都宣布了VP9编码支持硬解了,而H.265标准目前能够实现硬解的不多,目前所知的只有高通的骁龙805处理器才具备硬解H.265的能力,桌面显卡倒是没见到哪家有过这样表态的。

    当然,上面讨论的这几种编码都是常见的标准而已,其他编码一样可以做4K的,RealMedia有兴趣的话RMVB一样能支持4K超高清电影,问题只是这样做的效率高低 及市场的接受度差别罢了。

    4K视频实际上是1080p视频的分辨率放大版,编码上倒是没什么特别的,不过即便如此,4K视频的硬解对显卡来说还是个问题,这就要看看AMD/NVIDIA/Intel等公司的GPU解码单元到底能支持什么样的硬解加速了。

    AMD、NVIDIA、Intel对4K硬解的支持

    视频通常有两种解码方式,CPU直接解码的被称为软解,这种方式对视频的编码格式没什么要求,兼容性最好,但是CPU通常能力有限,对付部分视频的软解可能没问题,但是1080p以及今天讨论的4K视频就不好说了,高端四核八线程处理器或许可以一战,但是软解高清以及4K视频对CPU依然是个极大的考验,因此除非不得已的情况下才考虑软解。

    如果由GPU加速解码,这种方式被称为硬解加速,好处是可以释放CPU压力,降低硬件要求,但硬解也不是没有缺点,因为GPU硬解需要考虑解码格式,还得考虑对应的解码器、播放软件等等,为了追求最好的效果,通常还要在各种DVXA、CUDA、CoreAVC之类的解码器中选来选去,这可不是个轻松的活儿。

    尽管硬解有可能存在兼容性问题,不过它依然是我们视频解码的第一选择。NVIDIA、Intel及AMD的GPU都有自己的一套解码方案,对不同视频编码及视频格式的支持也不尽相同,在4K时代他们的支持度也是不一样的,我们来简单看一下。

    NVIDIA PureVideo HD:VP5、VP6已支持4K硬解

    NVIDIA的视频解码技术叫做PureVideo,GeForce 8系列之后有了升级版PureVideo HD,当然这个PureVideo HD也是在不断升级的,又分为VP1、2、3、4、5、6等等。


    NVIDIA的视频解码单元叫做PureVideo

    VP5首先在GT 520上引入,目前Kepler架构的GTX 600/700系列都支持VP5解码,支持4K视频硬解(最大支持4032x4080解码)。最新的VP6是今年的Maxwell架构上引入的,包括GTX 750 Ti、GTX 750及OEM版的GeForce 860M/850M、GTX 745都支持VP6引擎,增强了H.264及MPEG-2解码时的差错掩盖技术,提升了视频处理中纠错的能力,同样支持4K视频解码。


    Kepler架构开始,视频转码有了单独的NVENC单元

    值得一提的是,NVIDIA从Kepler架构时代引入了NVENC单元,这个主要是GPU加速编码用的,1080p视频实时编码速度是原来的8倍速,支持H.264 B/M/HPL 4.1编码,最高分辨率可达4096x4096。NVIDIA GFE软件的SadowPlay录像技术靠的就是NVENC的实施编码能力。

    Intel核显:IVB及Haswell的HD Graphics已支持4K硬解

    Intel核显的QuickSync转码加速技术或许更为知名,转码速度非常快,比AMD、NVIDIA的GPU加速甚至还要快。之前我们测试过SNBIVB两代QuickSync技术的转码效果,Haswell一代QuickSync继续升级,新增了MPEG-2的硬件加速编码,同时也支持了4K@60fps的AVC编码加速。


    IVB开始的MFX解码单元已经支持4K加速

    解码方面,从上代的Ivy Bridge处理器开始,Intel核显中的MFX(多格式解码引擎)单元就已经开始支持4Kx4K级别的硬解加速,要比4Kx2K的硬解加速更强。

    从Intel的解释中,MFX中的视频解码分为两部分,第一步被称为ENC,是在核显中的EU执行单元中完成的,第二部分叫做PAK,这个才是在MFX单元中解码的。


    Haswell中MFX单元功能进一步增强,支持硬件SVC(可扩展视频解码)加速

    简单来说,Intel从IVB架构开始也支持4K视频加速了,包括Core ix-3000系列的HD 4000、HD 2500核显及Haswell架构Core ix-4000系列的HD 4200/4400/4600/5000/5200核显等。

    AMD的UVD引擎:尚无4K硬件加速

    AMD的视频编码单元叫做VCE(Video Codec Engine 视频编码引擎),功能有点类似Intel的QuickSync转码加速,而负责视频解码的单元叫做UVD(Universal Video Decoder,通用视频解码器),此前HD 7000系列使用还是HD 6900系列上改进的UVD 3.2引擎,而Kaveri APU反倒是最先使用了UVD 4.2引擎的处理器。


    UVD4引擎支持的视频编码很全面,不过4K视频硬解还不行

    AMD以往给人的印象是在视频技术上支持更好,不论是硬解加速还是Steady Video视频稳定技术都比对手做的更快更好,但在4K硬解上AMD反倒是落伍了,UVD引擎至今依然没有提供4K分辨率视频的硬解加速。

    移动处理器的4K硬解:进度还真不慢

    在很多桌面显卡还不支持4K硬解的时候,移动处理器反倒走在了前面,因为手机分辨率已经走在了桌面显示器前面,而且对电影娱乐的需求比桌面PC还要高,视频硬解能力已经成为了厂商们比拼的重点之一。


    高通骁龙805、Tegra K1都是可以支持4K视频加速的

    远的不说了,可以确认的是,高通的骁龙800/801及骁龙805是可以支持4K输出及4K视频录制的,4K视频硬解尚无佐证,但是高通宣称骁龙805具备完整的端到端4K解决方案能力,意味着是可以支持4K解码的,而Tegra K1中也提高了3840x2160@30fps的解码支持的。

    此外,国产移动处理器厂商中对视频硬解的支持也一直很好,瑞芯微的RK3288号称支持4Kx2K的H.265硬解,全志的A80也具备类似的能力,之前的A31实际上也有单独的高清加速单元,号称支持GPU硬解4K。

    你的显卡支持什么格式硬解?DXVA Checker试试便知

    前面说了这么多,用户也不可能对着各种视频编码标准一一细数自己的GPU到底能支持什么格式、什么分辨率的GPU硬解,这里推荐一个小工具-DXVA Checker(官网下载地址),这个免费的小软件可以检测GPU支持的DXVA硬解标准,其中SD代表DVD级别的标准清晰度,HD代表1280x720级别的高清晰度,FHD就是1080p全高清了,QFHD则是4K级别的超高清晰度了。


    Core i7-3770K核显支持的DVVA硬解加速编码及分辨率,VC及H.264有4K支持

     
    NVIDIA GTX 760显卡上的DXVA检测结果,MPEG-2/H.264可以支持到4K级别


    AMD R9 290X显卡上的DXVA检测结果,没有4K硬解支持

    虽然有了DXVA Checker的检测结果,不过小编决定还是要亲自体验一下三种不同的显卡下4K视频的硬解情况。首先是4K片源,选择了网上最有名的美女吃烤鸭(60Mbps码率,MP4格式,H.264编码)、大腿时代的4in1合集(包括60fps及120fps版,码率 也在60Mbps左右,H.264编码,MKV格式)这三部视频,视频播放器有两种选择方式,一种是终极解码、完美解码这样的综合性解码/播放器包,一种就是VLC、快播、QQ影音等带有智能加速的第三方播放器。

    另外分享一下小编下载这些4K视频的百度 云盘地址,有兴趣的可以自己下载看看。

    第一种思路中最终选择了完美解码最新版,播放器为Potplayer,内置解码器开启了DXVA加速。


    Potplayer设置DXVA硬件加速

    Intel核显4K硬解加速测试

    Intel核显测试中使用的是Core i7-3770K,整合的是HD 4000核显,为了更准确地通过CPU占用率反映硬解成功与否,测试中的Core i7-3770K实际上关闭了HT超线程并降至双核,频率未变,这样可以增大4K播放时的CPU占用率。

    下面来看下实际的测试结果,以下图片都可以点击放大。


    美女吃烤鸭硬解成功,CPU占用率降至3%(点击放大),GPU负载57%


    120fps版少女时代4K视频也硬解成功了,CPU占用率在16%左右(点击放大)


    60fps版也成功了,CPU占用率在12%左右(点击放大)


    宅男神器快播没有硬解成功,CPU占用率还是接近100%(点击放大)


    VLC自带的硬解也成功了,CPU占用率在20%波动(点击放大)


    QQ影音硬解成功,CPU占用率13%左右波动(点击放大)

    在Intel核显上,三个视频的DXVA硬解都成功了,VLC及QQ影音的智能加速也是有效的,而快播不行。

    AMD R9 290X显卡上的4K硬解测试

    虽然DXVA Checker检测的结果已经证明了AMD目前的UVD引擎还不能支持4K硬解,不过这里还是要尝试一下,虽然不会期待有什么奇迹发生的,不过不能硬解也不代表不能流畅播放4K视频,还是要体验下的。

    以下图片都可以点击放大。

    从体验的结果来看,不论是完美解码的Potplayer还是VLC、QQ影音之类的播放器,在AMD R9 290X显卡上都没有硬解成功,CPU占用率一直居高不下,稳定在在80-100%之间。

    双核配置下,GPU不能硬解的话,CPU软件确实有点吃力,几个4K视频看起来都有点卡顿的感觉,不过恢复到4核以及4核8线程之后,虽然CPU占用率还是很高,特别是那个120fps版的少女时代MV,经常接近100%,不过其他4K视频还是能够流畅播放的,CPU占用率只有40-50%的样子,播放还是挺流畅的。

    NVIDIA GTX 760显卡4K视频硬解测试

    NVIDIA的PureVideo HD自VP5之后也支持了4K硬解,测试用的是GeForce GTX 760,正是VP5解码引擎,支持4K视频硬解。

    实测三个4K视频,最终也都硬解成功了,以下图片可以点击放大。


    120fps版少女时代MV硬解成功,CPU占用率5%,GPU占用率18%(点击放大)


    60fps版少女时代MV硬解成功,CPU占用率6%,GPU占用率15%(点击放大)


    烤鸭MV也硬解成功了,CPU占用率6%,GPU占用率18%(点击放大)


    快播的CPU占用率依然在60%左右,GPU也有49%,视频引擎占用为0,硬解不成功(点击放大)


    QQ影音硬解成功,CPU降至6%,GPU也只有16%(点击放大)


    VLC硬解也成功了,不过CPU占用也有17%,GPU占用率28%

    4K视频:私人影院VIP享受

    4K游戏带来的画质上的改善对很多人来说可能并不是太明显,但是4K视频给人的感觉就完全不一样了,就想我之前认为720p画质已经足够好了,看到1080p电影之后依然为之倾倒,不过从1080p再到4K电影,感受又提升了一个档次,清晰无比的画面简直就是私人影院一般的观影享受。

    如果说之前遇到的4K分辨率下文字显示太小、4K游戏对硬件要求更高足以让我否决4K显示的话,那么我很庆幸把4K视频留在最后才体验,因为4K视频改变了我对4K的态度,真的要给32个赞了。另外,从4K视频的角度来看,原本我认为24寸4K显示器就足够了,不过现在觉得28寸甚至32寸才更符合4K显示器的定位,当然不能使那种TN屏的廉价货,看起来戴尔的UP3214Q真的是未来几年的神器,不论面板还是大小都符合旗舰定位,地位不亚于之前的3008FP。

    激情体验过4K视频之后,我们也不能忽视它的问题,首先是4K片源真的太少了,虽然网上各种4K短片的是,但是通常是时间很短的试机片段或者MV,真正的4K电影并不多,4K视频再好,总不能对着一部短片循环播放吧。

    第二个就是4K视频的硬解问题,虽然比起4K游戏的超高要求来说,4K播放其实难度不大,Intel、NVIDIA这两代的GPU已经支持GPU加速,这次落伍的反倒是AMD了。不能硬解的情况,玩家需要一颗性能强劲的CPU,Core i5四核或者Core i7的软解效果其实还是能接受的,双核的就免了,严重不推荐。

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    • 游客  2014-10-19 13:16

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    • 游客  2014-08-20 09:34

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    • 游客  2019-05-29 15:10

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    • 游客  2019-01-10 06:36

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    • 游客  2018-08-02 12:35

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    • 游客  2016-12-16 20:18

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    • 游客  2016-11-19 16:15

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    • 游客  2016-02-10 12:01

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    • 游客  2015-06-07 17:40

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    • 游客  2015-05-16 09:52

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    • 我匿名了  2015-02-11 10:40

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    • 超能网友一代宗师 2015-01-07 16:32    |  加入黑名单

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    • 游客  2014-09-19 21:00

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    • 游客  2014-09-13 18:54

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    • 游客  2014-07-11 02:57

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    • 游客  2014-07-11 02:55

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

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      45#

    • 游客  2014-07-05 23:12

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

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      41#

    • 游客  2014-07-05 23:03

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

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      40#

    • 游客  2014-07-05 21:57

      该评论年代久远,荒废失修,暂不可见。

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      39#

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