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澤塔云行業(yè)首發(fā):GPU云色彩無損傳輸和顯示解決方案

 2018-12-04 15:09  來源: 互聯(lián)網(wǎng)   我來投稿 撤稿糾錯

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“云端的圖形工作站,本地一致的使用體驗”,作為GPU云zVision的slogan,一直是澤塔云追求的目標。

2018年初,ZETTAKIT澤塔云的GPU云實驗室發(fā)布了zVision Extreme 1.0,將圖形延遲從50ms降低到5ms。在用毫秒級電子表作為測量工具,和本地圖形工作站進行的對比測試中,肉眼已經(jīng)無法發(fā)現(xiàn)和云端的圖形工作站的差別。這能夠很好地滿足對操作體驗有極致要求的使用場景,比如使用AutoCAD等軟件的二維平面設計工作。

從年初到年尾,經(jīng)過近1年的研發(fā),GPU云實驗室推出zVision Extreme 2.0,支持全硬件編解碼的色彩無損圖形傳輸和顯示功能。實在不好意思,為了清楚的說明這個功能到底是什么,名稱被拉得這么長。拆解一下就是:硬件編解碼+H.264+色彩無損+60FPS。

色彩無損指使用YUV444的色彩空間采樣方法,能夠精確還原每一個像素的RGB值。

色彩有損指使用YUV420的色彩空間采樣方法,無法精確還原每一個像素的RGB值。

請見下圖,左半部分為色彩無損YUV444,右半部分為色彩有損YUV420。YUV420色度采樣減少了色彩分辨率,在紅藍色彩過渡邊緣處出現(xiàn)色彩失真。

以上技術組合中每一個部分單獨拿出來,都會很容易實現(xiàn),組合在一起則很困難。為什么會這么說呢?

在2018年5月發(fā)布的史上最強大的NVIDIA圖靈架構GPU,被黃教主稱為“這是我們在一代人的時間里所實現(xiàn)的最大一次飛躍”,也不支持H.264的YUV444硬解碼。

更何況GPU云的終端都是便攜性設備以及瘦終端。想做YUV444硬解碼,這似乎成了當前一件不可能完成的任務。

Citrix和VMware采用的H.264色彩無損技術方案,通過客戶端CPU進行YUV444軟解碼。大致流程圖如下:

這種方案會存在以下幾個問題:

• CPU的解碼速度慢,會增加圖形延遲時間

• CPU運算能力有限,圖形刷新率往往只有30FPS,畫面不流暢

• 內(nèi)存到顯存的數(shù)據(jù)復制,進一步會增加延遲時間

Citrix和VMware采用的這種技術方案,由于以上問題,可能會導致提供的用戶體驗并不夠友好,和本地的圖形工作站還有一定距離。

“云端的圖形工作站,本地一致的使用體驗”,對極致體驗的極致追求,澤塔云在色彩無損的技術方案上,勢必采取一種不同的方法,而不是妥協(xié)于現(xiàn)有的技術思路。

澤塔云的zVision Extreme是如何做到YUV444的硬件編解碼呢?

在云主機端,利用分配給每一臺云主機的獨立顯卡,在將GPU顯存中的RGB轉(zhuǎn)換為YUV444后,通過CUDA/OpenCL進行數(shù)據(jù)預處理,而不是將YUV444的數(shù)據(jù)直接發(fā)送給編碼器。

在客戶端,進行反向操作,完成解碼后使用瘦客戶端的Intel核顯資源,通過OpenCL進行數(shù)據(jù)后處理轉(zhuǎn)換成YUV444,流程圖如下:

該方案特點:

• 編解碼全部由GPU完成,降低CPU負擔,提高操作體驗

• 桌面能夠穩(wěn)定保持在60FPS以上

• 數(shù)據(jù)的編解碼和圖形顯示,均在GPU完成,減少數(shù)據(jù)復制延遲

zVision Extreme的解決方案,相比現(xiàn)有的H.264無損色彩,充分發(fā)揮了GPU的并行計算能力,使得GPU云在色彩無損的使用場景下,也能夠提供帶寬占用低,圖像延遲低的操作體驗。

色彩無損,有什么用呢?

色彩無損,可以理解為計算機圖形學的HiFi。YUV420和YUV444的差別,就像是有損音樂MP3和無損音樂FLAC的不同。聲音的采樣方式和壓縮編碼的方式不同,會在功放端得到不同的音樂品質(zhì)。同理,在圖形使用場景,對圖形質(zhì)量要求不同,對顏色精確程度的要求也會有所不同。以下是zVision Extreme 2.0 色彩無損和色彩有損圖形的對比。

在無損色彩,藍色背景下的紅色字體顯示清晰。有損色彩下,紅色字體顯示模糊,閱讀困難。

在無損色彩下,模型顏色顯示正確。在有損色彩下,模型在某些比例尺寸下可能會出現(xiàn)顏色顯示錯誤的情況。黃色的豎線,經(jīng)過YUV420下采樣后,變成了白色的線條。

通過以上兩個例子可以看出,色彩無損模式,在某些高要求場合會直接影響到圖形能否清晰正確的顯示。

一般情況下,色彩有損模式具有更好的普遍適用性,就像MP3是日常的主流格式一樣。色彩無損模式由于對資源要求較高,使用體驗度并不友好,限制了應用范圍和使用程度。

GPU云實驗室專注于最頂尖的“zVision桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議”技術研發(fā),致力于極致的GPU云用戶體驗。zVision Extreme 2.0的推出,在保持瘦客戶端的配置不變的情況下,提升了色彩無損模式下的使用體驗,這將擴大色彩無損模式的使用范圍。云端的圖形工作站,本地一致的使用體驗。

產(chǎn)品演示的視頻鏈接:https://v.qq.com/x/page/k0804gqz2r3.html

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