VPU, encodage vidéo, décodage et transcodage

VPU, encodage vidéo, décodage et transcodage

Nous sommes habitués à ce que la lecture vidéo et même son encodage soient effectués par de petits coprocesseurs dans les SoC et les GPU en charge de cette tâche. Le concept du Vidéos Processor Unit ou VPU va au-delà de cela. Type de processeur conçu pour le traitement vidéo à plus grande échelle.

L'activité de streaming de contenu créé par les utilisateurs nous accompagne depuis plus d'une décennie, tout comme la diffusion de séries et de films sur Internet. Derrière tout cela, il y a un matériel spécialisé de plus en plus en gestation, qui est le VPU, et qui signifie le retour au matériel vidéo spécialisé.

Encodage, décodage et transcodage

Transcodification VPU

L'un des éléments les plus importants est la transmission de la vidéo en temps réel, ce qui signifie qu'il doit y avoir le minimum de temps possible entre la transmission de l'événement et sa réception. En d'autres termes, il doit y avoir une retransmission complètement fluide et cela nécessite une grande capacité de calcul, car la vitesse de traitement dont nous avons besoin est beaucoup plus élevée car elle nécessite un codage en beaucoup moins de temps.

À cette complication, s'ajoute l'énorme nombre d'appareils connectés au réseau, qui exigeront le contenu à différentes résolutions et dans différents formats. C'est quelque chose que la télévision analogique n'a pas eu à gérer du tout, puisque tous les téléviseurs fonctionnaient tous à la même résolution quelle que soit leur taille, il n'était donc pas nécessaire de générer une multitude de résolutions différentes.

Du point de vue de la reproduction, la chose est plus facile, car ils n'ont qu'à traiter un signal vidéo à un débit binaire, un format de fichier et une résolution spécifiques. À cela, nous devons ajouter que la plupart des PC que les gens ont à la maison sont déjà équipés pour lire plusieurs flux vidéo en même temps, mais l'encodage est un problème différent et est beaucoup plus complexe lorsqu'il s'agit de l'implémenter et en termes de votre coût de calcul.

Un GPU n'est pas adapté au transcodage

Carte routière GPU 2021

Les cartes graphiques ont depuis des années des unités qui encodent la vidéo, leur travail est de prendre les dernières images successives d'une application et de créer une vidéo avec elles dans un format spécifique puis de la stocker ou de la transmettre sur le réseau. L'encodage est fait car si nous avions le fichier avec les informations d'origine, cela nécessiterait une grande quantité de données et une vitesse de téléchargement très élevée.

Mais le codec vidéo matériel à l'intérieur du GPU n'a pas la vitesse pour pouvoir transmettre à différentes résolutions et en temps réel, si on la regarde, la grande majorité des gens qui stream ont un temps de latence de plusieurs secondes et donc des centaines d'images.

Donc les GPU, qu'ils soient dédiés ou intégrés, ne sont pas assez bons pour pouvoir transmettre du contenu en temps réel et il faut utiliser un type de matériel spécialisé que tout le monde ne possède pas, c'est à ce moment-là qu'ils entrent en scène. VPU en tant que processeur dédié au traitement vidéo.

La nécessité de gérer une plus grande quantité de données que les codecs inclus en standard dans les SoC et dans les GPU fait des VPU l'équivalent d'une carte graphique dédiée par rapport à de simples codecs matériels intégrés, de sorte que les processeurs sont juste créés spécialisés que nous appelons VPU.

Architecture d'un VPU

CPU NPU VPU Render Road Ma

Un VPU comme un GPU est un coprocesseur pour le CPU, donc son travail est de libérer le CPU pour faire un travail spécifique et de le faire dans de meilleures conditions et en moins de temps que le CPU lui-même.

Son organisation interne est très similaire à un GPU, et donc dérivée de celui-ci, mais avec quelques changements importants:

  • Vous pouvez avoir des unités d'ombrage, mais celles-ci n'ont pas l'unité de textures et d'autres éléments pour les graphiques tels que l'unité de calcul pour l'intersection des rayons dans la scène qui est utilisée dans le lancer de rayons.
  • Il n'a pas non plus les unités spécialisées pour les graphiques en dehors des unités d'ombrage, telles que les unités de tessellation, les unités de pixellisation et les sorties de rendu.
  • Ils disposent d'un grand nombre de codecs vidéo matériels avec la possibilité de gérer plusieurs flux vidéo en même temps. Ces codecs occupent une partie importante de la puce par rapport à ce qu'ils occupent dans un GPU normal.
  • Certaines unités utilisent du matériel d'intelligence artificielle pour exécuter des algorithmes tels que la modification de la résolution d'image, du style, de l'interpolation et de l'extrapolation.

Par rapport à un GPU, ses capacités à transformer des données d'un format à un autre et d'une résolution à une autre sont beaucoup plus élevées en termes de vitesse. Ses encodeurs sont donc beaucoup plus puissants, en partie parce qu'ils atteignent une vitesse d'encodage, de décodage et de transcodage élevée non seulement grâce aux codecs matériels, mais aussi à la puissance de calcul des unités qui les entourent.

Où se trouvent les VPU?

Faites confiance à Iris VPU

Donc, en général, un VPU n'est pas un type de matériel que l'on trouve généralement en standard dans la plupart des ordinateurs, car très peu de gens ont besoin d'un matériel de traitement vidéo avec ce niveau de puissance pour leur utilisation quotidienne.

Les VPU se trouvent généralement dans les types de matériel suivants.

  • Sur les serveurs des plateformes de streaming vidéo, quel que soit le type de contenu qui est transmis par leur intermédiaire aux utilisateurs.
  • Dans le matériel spécialisé utilisé pour le transcodage, il s'agit généralement d'unités de type lecteur vidéo avec une série d'entrées et de sorties vidéo. Certains réseaux de télévision vétérans utilisent ce type d'équipement pour diffuser leur contenu ancien et analogique directement en numérique.
  • Dans les systèmes de visioconférence, où l'arrivée du télétravail a créé le besoin de pouvoir établir une communication claire et fluide entre les différentes parties.
  • Dans les systèmes de vision par ordinateur afin que le système ait des yeux et puisse «voir» ce qui se passe, non seulement dans les robots ou les voitures intelligentes, mais aussi dans les smartphones et les tablettes.

Ainsi, les VPU seront toujours visibles lorsqu'un traitement vidéo beaucoup plus élevé est requis que celui fourni par un PC conventionnel et, petit à petit, ils ont imprégné différents marchés étant donné l'importance d'obtenir le streaming vidéo pour plusieurs clients différents qui jouent bas. conditions différentes.