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泽塔云行业首发:GPU云色彩无损传输和显示解决方案

“云端的图形工作站,本地一致的使用体验”,作为GPU云zVision的slogan,一直是泽塔云追求的目标。

2018年初,ZETTAKIT泽塔云的GPU云实验室发布了zVision Extreme 1.0,将图形延迟从50ms降低到5ms。在用毫秒级电子表作为测量工具,和本地图形工作站进行的对比测试中,肉眼已经无法发现和云端的图形工作站的差别。这能够很好地满足对操作体验有极致要求的使用场景,比如使用AutoCAD等软件的二维平面设计工作。

从年初到年尾,经过近1年的研发,GPU云实验室推出zVision Extreme 2.0,支持全硬件编解码的色彩无损图形传输和显示功能。实在不好意思,为了清楚的说明这个功能到底是什么,名称被拉得这么长。拆解一下就是:硬件编解码+H.264+色彩无损+60FPS。

色彩无损指使用YUV444的色彩空间采样方法,能够精确还原每一个像素的RGB值;色彩有损指使用YUV420的色彩空间采样方法,无法精确还原每一个像素的RGB值。

请见下图,左半部分为色彩无损YUV444,右半部分为色彩有损YUV420。YUV420色度采样减少了色彩分辨率,在红蓝色彩过渡边缘处出现色彩失真。

以上技术组合中每一个部分单独拿出来,都会很容易实现,组合在一起则很困难。为什么会这么说呢?

在2018年5月发布的史上最强大的NVIDIA图灵架构GPU,被黄教主称为”这是我们在一代人的时间里所实现的最大一次飞跃”,也不支持H.264的YUV444硬解码。

更何况GPU云的终端都是便携性设备以及瘦终端。想做YUV444硬解码,这似乎成了当前一件不可能完成的任务。

Citrix和VMware采用的H.264色彩无损技术方案,通过客户端CPU进行YUV444软解码。大致流程图如下:

这种方案会存在以下几个问题:

· CPU的解码速度慢,会增加图形延迟时间

· CPU运算能力有限,图形刷新率往往只有30FPS,画面不流畅

· 内存到显存的数据复制,进一步会增加延迟时间

Citrix和VMware采用的这种技术方案,由于以上问题,可能会导致提供的用户体验并不够友好,和本地的图形工作站还有一定距离。

“云端的图形工作站,本地一致的使用体验”,对极致体验的极致追求,泽塔云在色彩无损的技术方案上,势必采取一种不同的方法,而不是妥协于现有的技术思路。

泽塔云的zVision Extreme是如何做到YUV444的硬件编解码呢?

在云主机端,利用分配给每一台云主机的独立显卡,在将GPU显存中的RGB转换为YUV444后,通过CUDA/OpenCL进行数据预处理,而不是将YUV444的数据直接发送给编码器。

在客户端,进行反向操作,完成解码后使用瘦客户端的Intel核显资源,通过OpenCL进行数据后处理转换成YUV444,流程图如下:

该方案特点:

· 编解码全部由GPU完成,降低CPU负担,提高操作体验

· 桌面能够稳定保持在60FPS以上

· 数据的编解码和图形显示,均在GPU完成,减少数据复制延迟

zVision Extreme的解决方案,相比现有的H.264无损色彩,充分发挥了GPU的并行计算能力,使得GPU云在色彩无损的使用场景下,也能够提供带宽占用低,图像延迟低的操作体验。

色彩无损,有什么用呢?

色彩无损,可以理解为计算机图形学的HiFi。YUV420和YUV444的差别,就像是有损音乐MP3和无损音乐FLAC的不同。声音的采样方式和压缩编码的方式不同,会在功放端得到不同的音乐品质。同理,在图形使用场景,对图形质量要求不同,对颜色精确程度的要求也会有所不同。以下是zVision Extreme 2.0 色彩无损和色彩有损图形的对比。

在无损色彩,蓝色背景下的红色字体显示清晰。有损色彩下,红色字体显示模糊,阅读困难。

在无损色彩下,模型颜色显示正确。在有损色彩下,模型在某些比例尺寸下可能会出现颜色显示错误的情况。黄色的竖线,经过YUV420下采样后,变成了白色的线条。

通过以上两个例子可以看出,色彩无损模式,在某些高要求场合会直接影响到图形能否清晰正确的显示。

一般情况下,色彩有损模式具有更好的普遍适用性,就像MP3是日常的主流格式一样。色彩无损模式由于对资源要求较高,使用体验度并不友好,限制了应用范围和使用程度。

GPU云实验室专注于最顶尖的”zVision桌面传输协议”技术研发,致力于极致的GPU云用户体验。zVision Extreme 2.0的推出,在保持瘦客户端的配置不变的情况下,提升了色彩无损模式下的使用体验,这将扩大色彩无损模式的使用范围。云端的图形工作站,本地一致的使用体验。

产品演示的视频链接:https://v.qq.com/x/page/k0804gqz2r3.html

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