[發明專利]基于雙顯卡NVLINK提高超高清非編編輯性能的方法

有效

• 申請號: 202010798976.3
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111741232B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 羅天;張金沙;向俊臣;吳若寒;陳晉蘇
• 申請（專利權）人: 成都索貝數碼科技股份有限公司
• 主分類號: H04N5/262
• 分類號: H04N5/262;H04N19/42
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 吳彥峰

本發明公開了一種基于雙顯卡NVLINK提高超高清非編編輯性能的方法，包括步驟：S1，CPU端對媒體文件讀取后直接調用CUDA的上行函數將數據上行至解碼GPU中；S2，調用對應的GPU解碼器解碼；S3，解碼完成的數據利用NVLINK橋接器傳輸到渲染GPU，并存放到渲染GPU的CUDA緩沖區；S4，將解碼后的數據從CUDA緩沖區拷貝到DirectX紋理中利用DirectX函數進行渲染等；本發明既能使用GPU解碼加快解碼速度，又能不削弱GPU渲染能力，同時避開了PCIE總線傳輸帶寬不足的瓶頸，使非編軟件在超高清多層實時編輯達到了理想的性能，能夠兼容只能使用CPU進行解碼的情形。

技術領域

本發明涉及視頻編輯技術領域，更為具體的，基于雙顯卡NVLINK提高超高清非編編輯性能的方法。

背景技術

非編（非線性編輯）軟件在進行視頻編輯的過程中，視頻解碼和視頻渲染是兩個最重要的環節。目前非編軟件的主流架構是CPU+GPU。通常來說，視頻解碼是在CPU完成的，視頻渲染是在GPU完成的，CPU將解碼出來的數據通過PCIE總線傳遞給GPU（數據上行），GPU將渲染完畢的數據再通過PCIE總線傳遞給CPU（數據下行）。

CPU解碼+GPU渲染的架構在標清和高清時代運轉良好，但在進入超高清尤其8K時代以后，此架構逐漸暴露出性能問題。主要原因在于，用于連接CPU和GPU的PCIE總線帶寬不足。目前Intel CPU和Nvidia GPU支持的PCIE最高標準是PCIE 3.0 x16，理論帶寬是15.754GB/s，實測數據上下行的帶寬則最多只能達到12GB/s。PCIE的帶寬不足限制了CPU和GPU之間數據流動的速度，因而拖累了非編軟件的整體實時性。

這幾年來，GPU的硬件能力發展到了很高的水平。GPU內部有幾千個流處理器，非常適合并行計算。GPU的應用場景不再局限為圖形渲染，也擴展到了通用計算，NVIDIA的CUDA技術就是代表。適宜于非編編輯的一些后期制作格式，比如JPEG XS、ProRes、DNxHR以及各攝像機廠商的RAW格式，其格式的設計是具備高并行化特征的，與GPU的硬件設計理念契合，因而可以利用GPU來實現解碼，相比CPU解碼能獲得更快的解碼速度。一些視頻廠商也利用了NVIDIA的CUDA技術，為自己主推的視頻格式實現了高效率的GPU解碼。

雖然GPU解碼提高了視頻解碼速度，但在非編軟件中仍然存在很多問題。非編軟件不僅僅是對視頻做解碼和播放，通常還有很多種字幕和特效等復雜的渲染操作。在NVIDIAGPU上，解碼使用CUDA接口，渲染使用DirectX接口，解碼出來的數據不能直接渲染，需要涉及到CUDA和DirectX的數據交互。更重要的是，GPU解碼和GPU渲染是共用GPU的流處理器單元的，在同一張GPU上面既做解碼又做渲染，性能會相互影響，相比CPU解碼+GPU渲染的架構來說，用GPU做解碼后，GPU的渲染能力被削弱了。這顯然不是我們期望的結果。

NVLINK是NVIDIA公司近年推出的GPU之間的高速數據傳輸技術，它以NVLINK橋接器的方式連接兩張GPU，其單向傳輸速度可達50GB/s，雙向傳輸速度可達100GB/s，遠超過PCIE總線目前的帶寬。NVLINK只支持兩張GPU的CUDA數據交互，在高性能科學計算和AI深度學習領域應用較多。NVLINK不支持DirectX紋理數據交互，因此在圖形渲染和視頻制作領域尚無人使用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于雙顯卡NVLINK提高超高清非編編輯性能的方法，在非編軟件中既能使用GPU解碼加快解碼速度，又能不削弱GPU渲染能力，避開了PCIE總線傳輸帶寬不足的瓶頸，使非編軟件在超高清多層實時編輯達到了理想的性能。同時，能夠兼容只能使用CPU進行解碼的情形。

本發明的目的是通過以下方案實現的：

一種基于雙顯卡NVLINK提高超高清非編編輯性能的方法，包括步驟：