Uno sguardo al Perfetto: Analisi degli acceleratori grafici durante il Media Playback

Sappiamo che l’High Definition sul PC è diventata ormai il pane quotidiano, e specialmente negli ultimi due mesi ha subito un ampio sviluppo:

monitors full-HD sono ormai disponibili per cifre intorno a 800 € e anche meno (più o meno come una buona televisione classica una decina di anni fa), un lettore di Blu Ray costa sui 450, e i produttori di chip grafici stanno costruendo circuiti sempre meno costosi dichiarando che essi alleggeriscano di molto il carico della CPU durante il decoding video…

Naturalmente i soldi non sono nemmeno pochi (specialmente se confrontati con quanto costerebbe la stessa cosa negli US), ma un appassionato di film e quant’altro sicuramente non si scoraggia… Ma è tutto così semplice come sembra? Scopriamolo insieme !

Al giorno d’oggi non possiamo pensare ad un PC che non sia in grado di gestire contenuti multimediali. Ormai anche i PC meno costosi offrono schede madri con apparati video e audio integrati. I produttori di computer stanno dando all’utente una sempre più ampia possibilità di scelta, per attrarli in nuovi acquisti. C’è da dire che una gamma troppo ampia di funzionalità non ha un riscontro pratico… Oggi già si trovano controller integrati di tipo 7.1 per l’audio e la possibilità di attaccare anche a schede video non costosissime un’interfaccia HDMI per la TV. Non voglio essere frainteso: se ci sono funzionalità avanzate non è per niente male, tuttavia riveste un ruolo molto importante anche la qualità dell’implementazione. Indubbiamente se uno desidera un 7.1 di qualità per giocare, non si deve assolutamente puntare su una scheda integrata, piuttosto su una dedicata… lo stesso discorso vale anche per il pure video HDMI, una scheda apposita sarà sicuramente meglio. In questo articolo parleremo della qualità dell’implementazione !

 

Iniziamo subito ! Allacciate le cinture ! 😛

Blu-Ray Disc vs. HD DVD: la battaglia continua !

Sony e Toshiba non sono riuscite a trovare un accordo riguardo la standardizzazione dei prodotti laser di nuova generazione. Così ecco che il mercato attualmente offre due possibilità: la prima è quella dei Blu-Ray di Sony (BD) , la seconda è quella degli HD DVD di Toshiba. Alcuni dichiarano come vincitore il Blu-Ray, data la sua integrazione con la console PlayStation3. Se osserviamo l’Xbox invece solamente il 3% di chi la ha acquistata dichiara di aver comprato un lettore di HD DVD esterno. Ciò è molto indicativo per capire come l’HD DVD sia meno conosciuto del Blu-Ray, tuttavia possiamo intuire come il mondo dei game players non sia interessato ai contenuti video (non di un gioco) in una console…

Possiamo dire che l’HD DVD sta però iniziando ad imporsi: si è avuto un incremento del 20% nella vendita di film su HD DVD negli stati uniti (mentre si è avuto un calo del 5% dei Blu-Ray), si è avuto un incremento anche nella vendita di players ovvero 37% per gli HD DVD (e un calo dei Blu-Ray del 5%). Tutto questo è sicuramente dovuto in modo sostanziale al prezzo… Negli Stati Uniti un player HD DVD costa in media sui $200-300, mentre il più economico dei Blu-Ray (Samsung) costa $450.

Inoltre un ruolo fondamentale nella guerra fra le case costruttrici è sicuramente la disponibilità dei supporti (alcune case discografiche pendono da una o l’altra parte), in alcuni stati si possono acquistare solo o BD o HD DVD…

Come avete potuto già intuire dal confronto dovrebbe risultare l’erede del DVD ma… abbiamo una guerra anche per quanto riguarda i codec. I Blu-Ray possono usare H.264, MPEG2 HD, VC1 ; gli HD DVD invece solo H.264, VC1. Tuttavia il codec preferito è H.264 per i Blu-Ray e VC1 per gli HD DVD i quali richiedono diversi requisiti hardware per essere eseguiti.

ATI Universal Video Decoder vs. Nvidia PureVideo HD per H.264, VC-1

La nuovissima generazione di GPU ovvero l’ATI HD 2400/2600 e NVidia GeForce 8600/8500 hanno dei video processors molto più evoluti dei modelli precedenti, ma si sono divisi (in quest’area come nelle altre) secondo delle scelte strutturali…

Decodificare un qualsiasi flusso video significa avere diversi step di processing (detto in parole normali significa avere più tappe). Il successo dipende quindi dalla performance di ogni step all’interno della scheda. Il decoding dell’H.264 e del VC1 può essere diviso in quattro parti (che lascio in inglese data l’impossibilità di tradurlo con parole decenti):

  • Bitstream processing/Entropy decode
  • Frequency transformation
  • Pixel Prediction
  • Deblocking

I primi due sono quelli che consumano più risorse in assoluto (poiché decodificano i bit che precedentemente sono stati codificati con algoritmi tipo Context-Adaptive Variable Length Coding e Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding, e realizzando la trasformata inversa del coseno discreta (iDCT).Solo recentemente queste cose sono state inserite nelle GPU dato che gli sviluppatori si sono accorti della mancata efficienza da parte della CPU ad ottimizzare tali calcoli.

Comunque, il VC1 usa algoritmi di compressione basati sull’entropia rispetto a quelli usati nel H.264 che non sono ancora supportati a livello PureVideo HD dei processori GeForce 8500/8600. L’ATI ne esce avvantaggiata dato che la sua UVD può processare indifferentemente entrambi i codec.

Ci prestiamo ora ad analizzare il diverso comportamento delle schede, la loro qualità video e il calcolo che aggravano la CPU.

Per studiare l’utilizzo della CPU e la qualità video in un ambito standard di definizione si è utilizzata la seguente attrezzatura:

  • Intel Core 2 Extreme X6800 CPU (3.0GHz, FSB 1333MHz x 9)
  • DFI LanParty UT ICFX3200-T2R/G mainboard (ATI CrossFire Xpress 3200 for Intel)
  • Corsair TWIN2X2048-8500C5 memory (2x1GB, 1066MHz, 5-5-5-15, 2T)
  • Maxtor MaXLine III 7B250S0 (250GB, Serial ATA-150, 16MB buffer)
  • Enermax Galaxy DXX PSU (EGX1000EWL, 1000W)
  • Toshiba SD-H802A HD DVD drive
  • Samsung SyncMaster 244T monitor (24”, 1920×1200@75Hz max display mode)
  • Microsoft Windows Vista Ultimate 32-bit
  • ATI Catalyst 8.38.9.1-rc2
  • Nvidia ForceWare 158.24
  • PowerDVD Ultra 7.3 build 2911

Per stimare l’utilizzo della CPU durante il contenuto full-HD/1080p si sono scelte le scene:

  • HD DVD Fast & Furios: Tokyo Drift (VC-1) Titolo 2 Capitolo 2
  • HD DVD The Interpreter (H.264) Titolo 2 Capitolo 2

Per stimare l’utilizzo della CPU con un contenuto normale si è scelto Il Gladiatore (PAL, 720×576, 25fps interlacciato 9Mbit/s)

Per testare la CPU durante MPEG2 HD (1080i), DivX (640p, 1080p), WMV HD (720p, 1080p), H.264 (720p), VC-1 (720p) si sono usati differenti film disponibili per il download online:

  • MPEG-2 HD 1080i (03:13, 405 MB, 1920×1080, 30 fps interlaced, 20 Mbit/s)
  • DivX SD (24:00, 140 MB, 640×480, 24 fps progressive, 1 Mbit/s)
  • DivX HD 1080p (224 MB, 03:13, 1920×1080, 25 fps progressive, 9.5 Mbit/s)
  • H.264 720p (71 MB, 1:33, 1280×720, 24 fps progressive, 6 Mbit/s)
  • VC-1 720p (120 MB, 1:20, 1280×720, 60 fps progressive, 15 Mbit/s)
  • WMV HD 720p (97 MB, 2:02, 1280×720, 24 fps progressive, 6 Mbit/s)
  • WMV HD 1080p (142 MB, 2:21, 1440×1080, 24 fps progressive, 8 Mbit/s)

Nelle schede grafiche NVidia si è innalzato il livello di abbattimento del rumore al massimo.

Sono state analizzate le seguenti schede:

High-end:

  • ATI Radeon HD 2900 XT 512MB/1GB
  • ATI Radeon X1950 XTX 512MB
  • Nvidia GeForce 8800 GTX 768MB
  • Nvidia GeForce 8800 GTS 320MB/640MB
  • Nvidia GeForce 7950 GX2 2x512MB

Mainstream:

  • ATI Radeon HD 2600 XT 256MB
  • ATI Radeon X1950 Pro 256MB
  • Nvidia GeForce 8600 GTS 256MB
  • Nvidia GeForce 7950 GT 512MB
  • Nvidia GeForce 7900 GS 256MB

Entry-Level:

  • ATI Radeon HD 2400 XT 256MB
  • Nvidia GeForce 8500 GT 256MB
  • Nvidia GeForce 7600 GT 256MB
  • S3 Graphics Chrome S27 256MB

Parte dei processi di windows sono rimasti attivi, influenzando il test. Tuttavia si stima il divario in 1 – 2% dal reale comportamento della scheda.

Questo è il risultato del Silicon Optix HQV:

La differenza tra le diverse classi è minima… Spicca dagli altri la scheda S3 (per un buon comportamento sull’MPEG 2) che però non è un’alternativa alle soluzioni più potenti.

Risulta che l’ATI ha il predominio per l’interlacciamento che è di migliore qualità ma perde punti nell’ambito dei dettagli dove spicca NVidia (gran parte del merito va al driver ! ).

Comparazione della qualità dell’immagine nell’HQV HD Test

Il test consiste in alcuni passaggi:

  • HD noise reduction ovvero la riduzione del rumore
  • Video resulution loss test (un video registrato in 1080i SMPTE 133 viene visualizzato come 1080p. Si valuta la qualità)
  • Ricostruzione delle linee oltre che orizzontali anche diagonali
  • Film resolution loss test. Questo test si occupa di cambiare il formato e la risoluzione valutando il modo con cui viene ridimensionato il video (perdita di dettagli ecc.)
  • Per ultimo abbiamo Film resolution loss test: stadium. Questa è l’implementazione pratica degli algoritmi descritti sopra; la scheda può raggiungere un punteggio da 0 a 10.

C’è da dire che questi test sono ben lontani dalla perfezione. Il materiale che viene fornito insieme ai programmi è molto scarso quindi non si può raggiungere un test ottimo, non conoscendo approfonditamente le caratteristiche dei singoli test… Ovvero in poche parole, non prendete tutto come la Bibbia…

Vediamo ora qualche bel grafico. Ecco i risultati di un DVD/MPEG 2 stream in Windows Vista.

High End Graphics Cards

 

Anche se sembra che la 2900 XT è la peggiore non è così. Sembra che tutte le schede video si comportino bene, ma se prendiamo ad esempio la 7950 GX2 l’immagine non si vede molto bene, presentando diversi scatti pur rimanendo in basso utilizzo di CPU. La famiglia 7 delle GeForce per tanto non può essere dichiarata come una buona suite per guardare MPEG 2 HD.

Si nota una certa difficoltà da parte della GeForce 7950 GX2 e ATI HD 2900 XT a gestire questo tipo di stream. I driver devono pertanto essere migliorati…

Qui tutto bene per quanto riguarda il 720p ma quando si passa al 1080p è un completo disastro. Sembra infatti che a questo livello non sia presente alcun dispositivo di accelerazione grafica…


Qui non ci sono né vincitori né vinti. Con i DivX tutto è ok tranne per il 1080p dove non esiste (o almeno sembra) nessun tipo di accelerazione hardware.

La popolarità del formato WMV HD è in declino…

 

Mainstream Graphics Cards

 


Formato DVD. Niente di nuovo… tutte le schede sembrano comportarsi abbastanza bene

La famiglia delle vecchie schede video ha qualche difficoltà rispetto a quelle nuove…

Entry-Level Graphics Cards

Magari non è ancora tempo di fare i test su Vista, magari i driver non sono ancora ottimi, magari i nuovo formati non sono ancora ben digeriti… Comunque i test sono quelli che sono…

 

Mi auguro di essere stato utile. Un saluto a tutti i lettori.

by Hochwart

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~ di Hochwart su settembre 19, 2007.

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