为高清娱乐努力着 ATI AVIVO技术分析

互联网 | 编辑: 2006-02-21 09:00:00原创 返回原文

2005年的9月21日,ATI发布了其最新图形视频平台-ATI AVIVO。相信许多熟悉图形芯片的读者都知道,ATI的显卡、电视卡系列产品,一直以来都以高画质视频解码/回放质量而著称,比如其All in Wonder、THEATER 200系列。可以说,ATI在这一领域的技术积累相当丰富。而其AVIVO平台的

多年技术沉积,AVIVO平台发布

前言-显卡不仅仅是一款图形卡

从真正意义的显卡出现之后,3D技术、贴图、渲染等一系列的技术都在游戏中有所体现。在之前的很长一段时间中,图形技术规范制订者、图形芯片都在积极开发其用于PC平台的图形规范、图形技术、图形加速,一切都是那么不亦乐乎。而PC平台注定不是一个游戏平台,在许多年前所大肆推广的多功能多媒体娱乐品台,也随着Microsoft Media Center以及Intel VIIV平台的推出,成为现实。而HD-DVD、HDTV的PC化,高清电视接驳PC,高质量视频、音频解码对我们的图形系统提出了新的要求。无可厚非地,这是需要目前图形芯片厂商所要考虑,尽管在近几年中,视频解码也一直是图形芯片所开发的一个重要环节,但硬件的辅助还是得跟上速度。

多年技术沉积,ATI AVIVO平台发布

在2005年的9月21日,ATI发布了其最新图形视频平台-ATI AVIVO。为什么要说是一个平台呢?因为它和Intel的Centrino、VIIV类似,是一个整体的平台,而非一个产品和技术。也就是说,假如你只拥有其中一款产品的话,并不能说是AVIVO。完整的AVIVO平台包括两部分:一个是AVIVO捕捉卡(视频部分),另一部分是AVIVO显卡(显示部分),目前AVIVO采集卡拥有ATI Theater 550、,而AVIVO显卡则从X1K系列产品开始支持,包括X1900/1800/1600/1300系列。

相信许多熟悉图形芯片的读者都知道,ATI的显卡、电视卡系列产品,一直以来都以高画质视频解码/回放质量而著称,比如其All in Wonder、THEATER 200系列。可以说,ATI在这一领域的技术积累相当丰富。而其AVIVO平台的出现,更是为了要在这个领域和对手拉开距离。

AVIVO是一个结合了视频采集、硬件压缩/编码/解码、影像后期处理、最终显示于一身的全面硬件解决方案。它形成了一个完整的视频流水线,也就是ATI所称的“Video Pipeline”。而我们今天的介绍也就从这个体系的各个构成为大家介绍。

视频流水线是什么东西

视频流水线具体是什么东西?

在介绍AVIVO前,笔者觉得有必要先谈一下视频流水线“Video Pipeline”。

当一个视频信号被传入系统中,以至于最后被显示出来,许多经过数个操作过程,包括了处理、格式转换等众多的操作。这在任何一个视频设备,PC、TV、机顶盒中都会被提及。但一直以来,“视频流水线”并没有被系统所完整利用,比如说PC,绝大多数的PC无法进行TV调谐,其采集和编码一直是一个弱势,而具备的视频采集、编码、解码、处理功能的机顶盒,则必须依靠显示输出设备才可以正常工作。

机顶盒+显示输出设备的“视频流水线”

PC->移动设备的“视频流水线”

而ATI AVIVO则可以将整个流水线集成到一个设备中,并且依靠AVIVO的一些核心技术,提高视频处理的质量以及性能,真正达到HD的质量要求。

AVIVO技术分析-采集功能

AVIVO技术分析-采集功能

视频采集是“视频流水线”,可以说虽然视频采集在整个视频处理中并不是非常重要的一个工序,但“好的开始是成功的一半”,对于一个视频采集(模拟)设备来说,优秀的模拟采集能力、能够带来清晰的信号,这对然后的ADC以及后期的处理都能带来更好的效果。

目前具备AVIVO功能采集设备包括了ATI TV Wonder Elite、采用ATI Theater 550的采集产品,而ATI Theater T3xx以及Nxtwave产品则是基于PC平台的数字信号采集,适用于数字电视、HDTV的信号采集。

模拟采集方面,ATI AVIVO包括了许多技术来提高视频采集的质量以及性能,这包括了自动增益控制、12-bit模数转换、3D梳状滤波以及杂讯剔除功能。

自动增益控制:AVIVO产品具备自动增益功能,可以在采集信号的时候动态增益信号,使它在进入后面的“视频流水线”时能够拥有足够的亮度/对比度。

12-bit(左边为AVIVO)

12-bit模数转换:在进行模拟-数字的转换过程中,很容易出现灰阶过渡失真的情况出现,由于传统的8-bit ADC只能达到256层灰阶,而AVIVO则通过一个12-bit ADC,可以处理4096层灰阶,将信号在转换的过程中达到更高的画质,使之进入下几个管线时能够保证更好的效果。

3D梳状滤波(左边为AVIVO)

3D梳状滤波:3D梳状滤波是一个在电视信号接入时同样进行的一个预处理效果。它的原理是将一个原始信号的色彩和亮度进行分离。传统的2D梳状滤波是对一张单一画面进行分离信号,而3D梳状滤波则在原有基础上进行一个3维的时间线,使分离效果更好。

硬件杂讯剔除:电视信号的杂讯,也就是我们常说的“雪花”,影响用户的正常观看,对于采集来说,对接下去的处理也会造成无法弥补的境地。而AVIVO在硬件上可以去除这些“雪花”。

数字采集方面,由于省却了模数转换的工序,所以不需要以上那些技术,不过数字信号很容易受到地形的影响,因此AVIVO配备了多重路径相消技术。这项技术旨在多个通道进行传输,在信号传输被阻隔时,依然可以顺利进行采集。

AVIVO技术分析-编/解码功能

AVIVO技术分析-编码功能

AVIVO技术内含了硬件MPEG2编码,透过AVIVO技术,执行直接TV电视信号编码时,CPU使用率可以降低到只有3-4%,几乎不会占用系统资源。而硬件协助转码则是AVIVO的另一个独特功能,转码指的是,如果影片原先为MPEG2编码,将其转成如MPEG4或H.264编码的过程,甚至单纯的改变码率,都可以叫做转码。在这方面的处理,只要是在具有AVIVO功能的GPU(如Radeon X1K)上,并透过支持的转档软件,就可以达成利用GPU的运算效能来协助影片的转码。目前手持设备的流媒体模仿相当热门,有许多型号的手机、PDA都要求一个固定码率/分辨率的影片,因此这部分的应用将会相当实用。

AVIVO技术分析-解码功能

通过ATI使用弹性特佳的GPU架构,可以针对不同codec编码的解码方式进行最佳化,也因此能提供平顺的影像播放效果,并且耗用极低的CPU使用率。目前AVIVO技术可以支持H.264、MPEG-2、MPEG-4、VC-1和WMV9等影像压缩格式的辅助解压,这些功能将内建在驱动程序中,不需要透过第三方软件或是另外加购的解码模块才能达成。透过GPU协助解码,可以将原本耗用CPU使用率将近90%的状况降到20%左右,留给系统更大的处理能量。

或许读者会问,为何GPU协助解码之后,仍会造成相当程度的CPU耗用?原因就在于GPU本身并没有内建解码的硬件电路,而是透过可程序化的shader来协助CPU处理解码,然而shader只是协助,并没有办法完全接管解码的工作,在关键的cabac reverse entropy处理上,AVIVO可说是毫无用武之地,也因此,CPU仍要肩负起部分的处理任务。

虽然GPU协助处理H.264解码的好处目前还不明显,但是未来的HD-DVD以及Blu-ray之默认影像压缩格式都会是H.264,届时没有硬件解码功能的系统,在观赏相关影片时,将耗用相当大的CPU处理能量。

AVIVO技术分析-处理/显示输出

AVIVO技术分析-影像后期处理

1.矢量适应反交错处理技术(Vector Adaptive de-interlacing)

ATI发展出的这套矢量适应反交错处理技术,可以处理各种常见的影像交错锯齿现象,甚至连最难搞的低角度对角线线条,也可以完美的处理。AVIVO技术会从原始未处理的影片档或已经内插数个矢量的影片档中,选择最佳的信息来建立渐进式的页框,确保已经重建好的影片可以维持最大量的原始影像信息,以提供最好的影片画质。

矢量适应反交错处理技术对比

2.高级缩放引擎(Advanced scaling engines)

先进的影像放大/缩小引擎,可以让影片在播放时,即使不是以原始的分辨率播放,仍能维持不变的影像质量,而不会有像素变形的问题;在处理影像预先缩放的引擎上,可以支持应用程序所要求的任何影片分辨率之放大缩小;而后期缩放处理,则被称为屏幕最佳化缩放,这也是AVIVO显示引擎的一部分。

AVIVO技术分析-显示输出部分

Dual 10-bit end-to-end display processing

AVIVO显示引擎包含了2个对等的显示管线,可确保在个别屏幕上都能显示出各自正确的影片内容。而在AVIVO上,则使用了工业首个10-bit色彩精度(总共30-bit),并支持:

1、高精度Gamma修正,数量达到每个色彩16-bit浮点单元
2、色彩修正
3、灵活的缩放控制
4、抖动控制

而多样化的连接性也是AVIVO的独特功能之一,透过AVIVO界面,可以连接到传统电视屏幕、计算机CRT屏幕、HDMI数码电视、HDCP内容播放,AVIVO显示装置拥有2个Dual-link DVI连接埠,可以连接2台个别的超高分辨率液晶屏幕,并具备独家的高位元深度颜色表现(每个颜色10或16 bit)。

AVIVO产品、结语

结语

AVIVO众多产品

我们说了那么多AVIVO的东西,很多读者会问:那么好,那么实际上怎么样呢?这次我们PCHOME评测室,将在本次X1300专题中测试一下AVIVO的实际威力,大家拭目以待!

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