CPU 或 GPU,您需要提升哪种处理力量来改进转码速度 5分钟阅读

在为您即将面对的转码工作做准备时,选择具有合适处理能力的硬件非常重要。处理能力的类型对您的转码性能有重大影响。因此,选择正确的CPU / GPU组合对于优化转码速度非常重要。

在考虑如何提高转码速度时,应该关注到两个方面:

第一: 在转码过程中处理视频资料的方式取决于需要处理的原始视频格式。通常,不同的格式需要不同的处理步骤。

第二:: 主要是CPU(中央处理单元)和GPU(图形处理单元)负责视频资料的实际处理,因此它们会影响转码的速度。在每个处理步骤中CPU和GPU会被不同程度地使用。

因此,要选择“正确”的硬件,我们首先需要回答以下问题:

  1. 在转码过程中处理什么格式,需要哪些处理步骤?
  2. 每个步骤中哪个处理能力(CPU或GPU)占主导地位?

基于这些见解,我们可以得到一个列表,显示您应该提升哪些处理能力以加快转码速度,取决于您使用的视频格式。

因此,让我们仔细看看不同格式素材需要的不同处理步骤和资源。

在转码过程中对于相机原生格式的处理步骤

首先,让我们来看看原始相机素材在转码过程中必须经历的不同处理步骤:

1. 解码 & 解压缩 [解压缩:只针对压缩的RAW格式素材]: :从特定文件结构中提取数据并准备进行处理。解码是始终必须的,而解压缩则只针对压缩的RAW格式素材才需要。
2. 反拜耳 [只有RAW格式文件需要]: :该处理步骤仅对RAW格式是必要的,RAW格式通常保留需要经过处理才能正确显示图像画面的原生传感器像素值。
3. 重设尺寸 & 滤镜 例如:烘培LUT或者烧录信息)[可选]: :重设尺寸,比如将4K下变换到HD分辨率主要依靠GPU计算,还可以改变画面色调或者将视觉信息烧录到画面上。这两个步骤都是可选的,但重设尺寸是非常普遍的操作,比如以4K分辨率拍摄,然后转码为HD视频。
4. 编码: :将图像数据收集并组合成特定目标的编解码器类型和容器结构。这也是必须的步骤。

为了完整起见,请记住,在处理步骤之前和之后,必须对磁盘驱动器执行必要的读写操作,这也需要时间,可能会影响转码的速度。

对应的相关处理单元

现在我们已经知道源素材必须经历的处理管线,我们可以将负责的处理单元,CPU或GPU分配给特定的步骤:

1. 解码 & 解压缩 [解压缩:只针对压缩的RAW格式素材]: CPU
2. 反拜耳 [只有RAW格式文件需要]: GPU
3. 重设尺寸 & 滤镜 例如:烘培LUT或者烧录信息)[可选]: GPU
4. 编码: CPU

结论:GPU VS CPU主要意味着未压缩RAW素材 VS 非RAW素材。而压缩的RAW则是两者结合的某种混合体。

检查这个过程我们可以看到两个必须的步骤,解码(1)和编码(4),这两步都需要CPU的算力。这意味着良好且稳定的CPU总是为您的转码性能奠定了基础。但是,并非在所有情况下CPU都是算力的瓶颈 - 特别是在需要大量GPU运算的时候。

这引出了一个重要的问题:在什么时候提升GPU算会有实际的帮助?

为此,我们首先要知道,虽然反拜耳(2),重设大小和滤镜(3)都使用GPU,但重设大小和滤镜(3)需要比较少的算力,所以基本上可以被忽略。

通常,未压缩RAW格式的决定性处理步骤是反拜耳,主要由GPU来计算。像反拜耳分辨率这样的细节设置会严重影响需要的GPU算力。

虽然压缩的RAW格式也需要在GPU上执行反拜耳运算,但他们首先需要经过CPU运算相关的解压缩处理阶段,而这个阶段会需要大量的CPU算力提升,因此可能导致GPU上的反拜耳过程不再是主要算力瓶颈。

哪种格式主要需要哪种处理能力?

总结来说:

所有RAW格式(压缩和未压缩,例如ARRIRAW或REDCODE RAW)都需要反拜耳,因此需要强大的GPU。

所有非RAW格式(例如ProRes)主要依靠CPU进行处理。

压缩的RAW格式(例如REDCODE RAW或SONY X-OCN)是两者的结合,因为它们需要在解码之后进行解压缩的步骤,实际上,这可能导致需要更多CPU算力,使GPU性能不再限制转码速度。 请记住,这取决于不同格式的设置细节。

因此我们可以看到下面的格式列表,清晰地被分为压缩RAW,非压缩RAW和非RAW格式:

非压缩 RAW -> 主要需要GPU的算力

例如:

  • ARRIRAW (.ari and .mxf)
  • SONY RAW (.mxf)
  • Phantom Cine Vision Research (.cine)
  • Canon Uncompressed RAW (.rmf)
  • Panasonic V-RAW

压缩RAW -> 同时需要CPU和GPU算力

例如:

  • REDCODE RAW (.r3d)
  • SONY X-OCN (.mxf)
  • CODEX HDE ARRIRAW (.arx)
  • Blackmagic RAW (.braw)
  • Canon Cinema RAW Light (.crm)

非RAW格式 -> 主要需要CPU算力

例如:

  • ProRes Quicktime Movies
  • XAVC
  • XAVC-S
  • Panasonic AVC-Intra
  • Canon XF Movies
  • Canon XF-HEVC
  • Canon MPEG-4 AVC/H.264
  • H.264 Quicktime Movies

了解转码数字摄影机素材格式的处理流程,使您能够对要使用的硬件做出明智的决策。如果您知道自己要处理的素材格式,则可以进行有针对性的投资以提高转码性能。例如,对于ARRIRAW,您可以通过使用eGPU来提升GPU功率,例如Silverstack Lab等专业转码软件能很好地支持这些硬件。

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来源: https://pomfort.com/article/which-processing-power-to-boost-for-which-camera-format-cpu-or-gpu/


关于作者
Samuel是Pomfort现场应用程序的产品经理,他主要从事软件新规范的制定工作,同时他也为我们的产品撰写帮助手册并拍摄视频教学 - 有时候也会写关于工作流程与设备的博客。