Suntem obișnuiți cu redarea video și chiar cu codificarea acesteia fiind realizată de coprocesoare mici în SoC-uri și GPU-uri însărcinate cu această sarcină. Conceptul de Video Unitatea procesorului sau VPU depășește acest lucru. Un tip de procesor conceput pentru procesare video la scară mai mare.
Activitatea de streaming a conținutului creat de utilizatori a fost alături de noi de mai bine de un deceniu, la fel ca și difuzarea de seriale și filme pe internet. În spatele tuturor acestor lucruri se află un hardware specializat, care se dezvoltă din ce în ce mai mult, care este VPU și care înseamnă revenirea la hardware video specializat.
Codificare, decodificare și transcodare
Unul dintre cele mai importante elemente este transmiterea videoclipului în timp real, ceea ce înseamnă că trebuie să existe timpul minim posibil între transmiterea evenimentului și recepția acestuia. Cu alte cuvinte, trebuie să existe o retransmisie complet fluidă și acest lucru necesită o mare capacitate de calcul, deoarece viteza de procesare de care avem nevoie este mult mai mare, deoarece necesită codificare în mult mai puțin timp.
La această complicație, adăugați numărul enorm de dispozitive conectate la rețea, care va cere conținutul la rezoluții diferite și în diferite formate. Acesta este ceva cu care televiziunea analogică nu a trebuit să se ocupe deloc, deoarece toate televizoarele funcționau toate la aceeași rezoluție indiferent de dimensiunea lor, deci nu era nevoie să se genereze o multitudine de rezoluții diferite.
Din punct de vedere al reproducerii, lucrurile sunt mai ușoare, deoarece trebuie doar să proceseze un semnal video la o anumită rată de biți, un format de fișier și o rezoluție specifică. La aceasta trebuie să adăugăm că majoritatea computerelor pe care oamenii le au acasă sunt deja echipate pentru a reda mai multe fluxuri video în același timp, dar codificarea este o problemă diferită și este mult mai complexă atunci când vine vorba de implementarea acestuia și în ceea ce privește costul dumneavoastră de calcul.
Un GPU nu este potrivit pentru transcodare
Plăcile grafice de ani de zile au unități care codifică video, sarcina lor este să ia ultimele cadre succesive ale unei aplicații și să creeze un videoclip cu ele într-un format specific și apoi să le stocheze sau să le transmită în rețea. Codificarea se face deoarece, dacă am avea fișierul cu informațiile originale, ar necesita o cantitate mare de date și o viteză de încărcare foarte mare.
Dar codecul video hardware din interiorul GPU nu are viteza de a putea transmite la diferite rezoluții și în timp real, dacă te uiți la ea, marea majoritate a oamenilor care transmit au un timp de întârziere de câteva secunde și, prin urmare, sute de cadre.
Așadar, GPU-urile, fie că sunt dedicate sau integrate, nu sunt suficient de bune pentru a putea transmite conținut în timp real și este necesar să se utilizeze un tip de hardware specializat pe care nu îl are toată lumea, tocmai în acel moment intră în scenă. VPU-uri ca procesor dedicat procesării video.
Necesitatea de a gestiona o cantitate mai mare de date decât codecurile incluse standard în SoC și GPU fac din VPU echivalentul unei plăci grafice dedicate în comparație cu codecurile hardware integrate simple, astfel încât procesoarele sunt create specializate, numite VPU-uri.
Arhitectura unui VPU
Un VPU ca un GPU este un coprocesor pentru main Procesor, deci treaba sa este de a elibera CPU pentru a face o anumită treabă și de a o face în condiții mai bune și în mai puțin timp decât CPU-ul în sine.
Organizarea sa internă este foarte asemănătoare cu un GPU și, prin urmare, derivată din acesta, dar cu unele schimbări importante:
- Puteți avea unități de umbrire, dar acestea nu au unitatea de texturi și alte elemente pentru grafică, cum ar fi unitatea de calcul pentru intersecția razelor în scena utilizată în Ray Tracing.
- De asemenea, nu are unități specializate pentru grafică în afara unităților de umbrire, cum ar fi unități de teselare, unități de rasterizare și ieșiri de redare.
- Au un număr mare de codecuri video hardware cu capacitatea de a gestiona mai multe fluxuri video în același timp. Aceste codecuri ocupă o parte semnificativă a cipului în comparație cu ceea ce ocupă într-un GPU normal.
- Unele unități utilizează hardware de inteligență artificială pentru a executa algoritmi cum ar fi modificarea rezoluției cadrelor, stilului, interpolării și extrapolării.
În comparație cu un GPU, capacitățile sale în transformarea datelor de la un format la altul și de la o rezoluție la alta sunt mult mai mari în ceea ce privește viteza. Deci, codificatoarele sale sunt mult mai puternice, în parte, deoarece ating o viteză mare de codificare, decodare și transcodare nu numai datorită codecurilor hardware, ci și puterii de calcul a unităților din jurul lor.
Unde sunt amplasate VPU-urile?
Deci, în general, un VPU nu este un tip de hardware care se găsește de obicei ca standard în majoritatea computerelor, deoarece foarte puțini oameni au nevoie de hardware de procesare video cu acel nivel de putere pentru utilizarea lor zilnică.
VPU-urile pot fi găsite în general în următoarele tipuri de hardware.
- Pe serverele platformelor de streaming video, indiferent de tipul de conținut care este transmis utilizatorilor prin intermediul acestora.
- În hardware-ul specializat utilizat pentru transcodare, acestea sunt de obicei unități de tip video player cu o serie de intrări și ieșiri video. Unele rețele de televiziune veterane folosesc acest tip de echipamente pentru a transmite conținutul lor vechi și analogic direct pe digital.
- În sistemele de videoconferință, unde sosirea telelucrării a creat necesitatea de a putea realiza o comunicare clară și fluidă între diferitele părți.
- În sistemele de viziune computerizată, astfel încât sistemul să aibă ochi și să poată „vedea” ceea ce este în jur, nu numai la roboți sau mașini inteligente, ci și la smartphone-uri și tablete.
Așadar, VPU-urile vor fi întotdeauna văzute atunci când este necesară o procesare video mult mai mare decât cea oferită de un computer convențional și, încetul cu încetul, au pătruns pe diferite piețe, având în vedere importanța obținerii de streaming video pentru mai mulți clienți care joacă redus. condiții diferite.
