“云端的圖形工作站，本地一致的使用體驗(yàn)”，作為GPU云zVision的slogan，一直是澤塔云追求的目標(biāo)。
2018年初，ZETTAKIT澤塔云的GPU云實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了zVision Extreme 1.0，將圖形延遲從50ms降低到5ms。在用毫秒級(jí)電子表作為測(cè)量工具，和本地圖形工作站進(jìn)行的對(duì)比測(cè)試中，肉眼已經(jīng)無法發(fā)現(xiàn)和云端的圖形工作站的差別。這能夠很好地滿足對(duì)操作體驗(yàn)有極致要求的使用場(chǎng)景，比如使用AutoCAD等軟件的二維平面設(shè)計(jì)工作。
從年初到年尾，經(jīng)過近1年的研發(fā)，GPU云實(shí)驗(yàn)室推出zVision Extreme 2.0，支持全硬件編解碼的色彩無損圖形傳輸和顯示功能。實(shí)在不好意思，為了清楚的說明這個(gè)功能到底是什么，名稱被拉得這么長(zhǎng)。拆解一下就是：硬件編解碼+H.264+色彩無損+60FPS。
色彩無損指使用YUV444的色彩空間采樣方法，能夠精確還原每一個(gè)像素的RGB值。
色彩有損指使用YUV420的色彩空間采樣方法，無法精確還原每一個(gè)像素的RGB值。
請(qǐng)見下圖，左半部分為色彩無損YUV444，右半部分為色彩有損YUV420。YUV420色度采樣減少了色彩分辨率，在紅藍(lán)色彩過渡邊緣處出現(xiàn)色彩失真。
以上技術(shù)組合中每一個(gè)部分單獨(dú)拿出來，都會(huì)很容易實(shí)現(xiàn)，組合在一起則很困難。為什么會(huì)這么說呢?
在2018年5月發(fā)布的史上最強(qiáng)大的NVIDIA圖靈架構(gòu)GPU，被黃教主稱為“這是我們?cè)谝淮说臅r(shí)間里所實(shí)現(xiàn)的最大一次飛躍”，也不支持H.264的YUV444硬解碼。
更何況GPU云的終端都是便攜性設(shè)備以及瘦終端。想做YUV444硬解碼，這似乎成了當(dāng)前一件不可能完成的任務(wù)。
Citrix和VMware采用的H.264色彩無損技術(shù)方案，通過客戶端CPU進(jìn)行YUV444軟解碼。大致流程圖如下：
這種方案會(huì)存在以下幾個(gè)問題：
• CPU的解碼速度慢，會(huì)增加圖形延遲時(shí)間
• CPU運(yùn)算能力有限，圖形刷新率往往只有30FPS，畫面不流暢
• 內(nèi)存到顯存的數(shù)據(jù)復(fù)制，進(jìn)一步會(huì)增加延遲時(shí)間
Citrix和VMware采用的這種技術(shù)方案，由于以上問題，可能會(huì)導(dǎo)致提供的用戶體驗(yàn)并不夠友好，和本地的圖形工作站還有一定距離。
“云端的圖形工作站，本地一致的使用體驗(yàn)”，對(duì)極致體驗(yàn)的極致追求，澤塔云在色彩無損的技術(shù)方案上，勢(shì)必采取一種不同的方法，而不是妥協(xié)于現(xiàn)有的技術(shù)思路。
澤塔云的zVision Extreme是如何做到Y(jié)UV444的硬件編解碼呢?
在云主機(jī)端，利用分配給每一臺(tái)云主機(jī)的獨(dú)立顯卡，在將GPU顯存中的RGB轉(zhuǎn)換為YUV444后，通過CUDA/OpenCL進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，而不是將YUV444的數(shù)據(jù)直接發(fā)送給編碼器。
在客戶端，進(jìn)行反向操作，完成解碼后使用瘦客戶端的Intel核顯資源，通過OpenCL進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理轉(zhuǎn)換成YUV444，流程圖如下：
該方案特點(diǎn)：
• 編解碼全部由GPU完成，降低CPU負(fù)擔(dān)，提高操作體驗(yàn)
• 桌面能夠穩(wěn)定保持在60FPS以上
• 數(shù)據(jù)的編解碼和圖形顯示，均在GPU完成，減少數(shù)據(jù)復(fù)制延遲
zVision Extreme的解決方案，相比現(xiàn)有的H.264無損色彩，充分發(fā)揮了GPU的并行計(jì)算能力，使得GPU云在色彩無損的使用場(chǎng)景下，也能夠提供帶寬占用低，圖像延遲低的操作體驗(yàn)。
色彩無損，有什么用呢?
色彩無損，可以理解為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的HiFi。YUV420和YUV444的差別，就像是有損音樂MP3和無損音樂FLAC的不同。聲音的采樣方式和壓縮編碼的方式不同，會(huì)在功放端得到不同的音樂品質(zhì)。同理，在圖形使用場(chǎng)景，對(duì)圖形質(zhì)量要求不同，對(duì)顏色精確程度的要求也會(huì)有所不同。以下是zVision Extreme 2.0 色彩無損和色彩有損圖形的對(duì)比。
在無損色彩，藍(lán)色背景下的紅色字體顯示清晰。有損色彩下，紅色字體顯示模糊，閱讀困難。
在無損色彩下，模型顏色顯示正確。在有損色彩下，模型在某些比例尺寸下可能會(huì)出現(xiàn)顏色顯示錯(cuò)誤的情況。黃色的豎線，經(jīng)過YUV420下采樣后，變成了白色的線條。
通過以上兩個(gè)例子可以看出，色彩無損模式，在某些高要求場(chǎng)合會(huì)直接影響到圖形能否清晰正確的顯示。
一般情況下，色彩有損模式具有更好的普遍適用性，就像MP3是日常的主流格式一樣。色彩無損模式由于對(duì)資源要求較高，使用體驗(yàn)度并不友好，限制了應(yīng)用范圍和使用程度。
GPU云實(shí)驗(yàn)室專注于最頂尖的“zVision桌面?zhèn)鬏攨f(xié)議”技術(shù)研發(fā)，致力于極致的GPU云用戶體驗(yàn)。zVision Extreme 2.0的推出，在保持瘦客戶端的配置不變的情況下，提升了色彩無損模式下的使用體驗(yàn)，這將擴(kuò)大色彩無損模式的使用范圍。云端的圖形工作站，本地一致的使用體驗(yàn)。
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