Ultra HD (4K) видео на стар компютър

Ultra HD или 4K е картина с резолюция 3840 × 2160. Допреди няколко години това бе абстрактна екзотика поради високата цена на телевизори и монитори, но в днешни дни това не е така. Цените на визуализиращите устройства с тази резолюция стават все по-достъпни, налични са дори лаптопи с тази резолюция.
В YouTube има прекрасни 4K видеа, ако имате добър Интернет може да гледате и чужди телевизии с потресаваща Ultra HD картина.
4K е голямо изпитание за компютъра, по-голямо дори от новите игри. Мощен компютър може да декодира Ultra HD видео изцяло със силите на процесора си, но такъв разход на ресурси, енергия и шум на никого не е необходим.
Старите компютри с успех преживяха най-тежките FullHD формати. Вградената графика Intel GMA 4500 например отлично декодира хардуерно тази резолюция, но 4K не е по-силите ѝ. 
Може ли стар компютър да бъде основа за добра Ultra HD мултимедийна система?
В изследването използвам популярния бизнес модел HP Elite 8000 с Intel Core 2 Duo E8500, 4GB DDR3 RAM и стандартен магнитен диск.

Добрият, стар Intel GMA 4500 не може да декодира апаратно Ultra HD

В машината има добра вградена графика, Intel GMA 4500, има и DisplayPort изход, през който се изкарва HDMI изображение със звук. Виждате, че компютърът се справя с декодирането на 4K видео, плавна картина, без изпуснати кадри, стабилни fps. Но няма видео-ускорител, задачата се изпълнява изцяло от процесора.
Декодирането на видео в наши дни е задача на видеокартата, а не на процесора. Много видеокарти нямат хардуерен ускорител на Ultra HD. Велики карти като NVidia GTX 580, ATI HD 5770 нямат апаратно ускорение на 4K.
За тази цел са въведени следните технологии от трите графични производителя:

• NVIDIA, апаратен ускорител NVENC, няколко поколения с няколко подобрения
• AMD, апаратен ускорител VCE (Video Coding Engine), няколко поколения с няколко подобрения
• Intel, апаратен ускорител на отделен чип Quick Sync, няколко поколения.

Добре е да се знае, че първите версии на тези апаратни ускорители се справят с декодирането, но картината им е чувствително по-лоша от тази, която се декодира чрез силите на процесора. Апаратните ускорители са нещо различно от графичното ядро, те са допълнителен чип. И като нещо малко и допълнително вършат нещата бързо, а всяко бързо нещо е за сметка на качество. И все пак, за NVENC на NVidia критики няма да срещнете, за разлика от тези за Quick Sync на Intel.
Длъжен съм да отбележа, че и трите технологии се отнасят до декодиране/кодиране на H.264 съдържание, за H.256 (HEVC)  ще стане въпрос в друг материал. H.264 се твърди, че има по-добро качество, неслучайно в YouTube се ползва този формат, включително и за 8K.
Малко история...

• NVidia NVENC се използва за първи път при видеокартите с Kepler ядро. Но внимание! Kepler ядро не означава 6хх серията на NVidia. В тази серия базовите карти GT 620, GT 630, GT 640 са премаркирани стари ядра с Fermi ядро. Някои от тези карти имат цели три различни ревизии, с Fermi или Kepler. Това безобразие го има дори при 7xx серията. Fermi ядрата нямат ускорител. Най-базовата карта на NVidia с NVENC ускорител е GeForce GT 710, и в двете си ревизии.
• VCE се появява при AMD за първи път с легендарната вече Radeon HD 7770 и многобройните ѝ преименувания по-късно. Например като R7 250. При AMD също има магарии, например уж новите R5 series нямат ускорител, защото са премаркирани HD 5450/6450. 
• Quick Sync на Intel идва с процесорите Sandy Bridge, но качеството му там е много критикувано. Голямо подобрение на качеството се осигурява с втората версия на апаратния декодер, вграден в следващите Ivy Bridge. Мислихте, че знаете всички за тик-так и няма разлика между Sandy и Ivy? По отношение на видео-възможности обаче има.

За тестовете на старата машина избрах следните видеокарти, като получих следните резултати:

• Intel GMA 4500, няма ускорител
• NVidia GeForce GT 630 1GB GDDR5, премаркирана GT 440 (Fermi), няма ускорител
• NVidia GeForce GT 730 2GB GDDR5, истинска Kepler карта с NVENC ускорител, не отстъпва на GT 1030
• NVidia GeForce GT 1030 2GB GDDR5, малкият Pascal разбира се е с ускорител
• NVidia GeForce GTX 1050 2 GB GDDR5, с ускорител
• AMD Radeon R5 230 1GB GDDR5, премаркирана стара карта без ускорител, но с много приятна картина.
• AMD Radeon RX 550 4GB GDDR5, с ново поколение VCE ускорител.

При картите с ускорител, процесорът Core 2 Duo E8500 на практика бездейства, зает е със системните си задачи, 11-12% натоварване, честота под 2GHz. При декодиране на Ultra HD, H.264 само с процесор, натоварването на процесора е 80-90%, картината е чудна, няма изпуснати кадри. Core 2 Duo са много корави процесори, не правят магарии като новите с HT и Turbo Boost. Като се е захванал с тази тежка задача, върши я мъжката.

Тестовете на 4K минаха чудесно и реших да проверя как ще се справят картите и машината с 8K, H.264. GT 730 с първа или втора версия на NVENC очаквано се провали. GT 1030 с трета версия на апаратния ускорител неочаквано се справи също толкова зле. Това наложи поставянето на GTX 1050, която има 4-то поколение NVENC. И тя не по-каза нищо повече, все още 8K не е по силите на видеокартите. Пробвах и последно поколение VCE на AMD, пак провал. А провалът е около 8-10fps, насечен звук, процесор на 90%.
Видеата в 4K и 8K резолюция са свалени от YouTube чрез програмата 4K Downloader, чуден софтуер, който сваля изключително бързо. Това е линк към 8K Patagonia.
За теста използвах плейъра MPC-HC, който освен че има най-добра възможност за визуализация на процесите и статистиката, товари по-малко от VLC, явява се топ плейъра в момента за 8K.

NVidia GT 630, която със своите 128-бита и GDDR5 памет звучи страшно, но е древно Fermi ядро без ускорение

AMD R5 230 също звучи ново, но няма апаратен ускорител

GeForce GT 730 (последна ревизия), се справя отлично

 

GeForce GT 1030, отлична работа, виждате и че ядрото бездейства

GeForce GT 1050, прекалена мощ за тази задача

AMD Radeon RX 550, апаратно ускорение, аналогично на NVENC

Използвах няколко видеа, най-тежко от тях бе това с футболния отбор на Барселона. Трейлъра на Game of Thrones в 4K например е значително по-лек.

 

С апаратно декодиране на 4K, H.264 се справя добре Intel HD Graphics от 4000 (Ivy Bridge) нагоре

 

Изводи и препоръки. В момента най-оптималната карта за Ultra HD (4K) е NVidia GeForce GT 1030, освен 4K декодер, тя е подходяща и за игри, дори тежки (GTA V, Witcher 3, Battlefield 1). Истинско откритие е последната версия на GeForce GT 730, Kepler с NVENC ускорител и 384 Cuda ядра, подкарва повечето игри. AMD RX 550 4GB е чудесна за 4K видео, малко по-мощна от GT 1030, с двойно повече оперативна памет. GTX 1050 е чудна карта, но е излишна за тази задача и тази машина.

Оптималната карта за HP 8000 е GT 1030, от добрите карти само тя е нископрофилна, другите карти включваш с външен удължител. Консумацията ѝ е само 30 вата, най-икономичния Ultra HD (4K) ускорител. Машината е пробвана и с GTX 1050 Ti Low Profile, отлична работа във всички отношения, но чак пък толкова... има нужда от Q9550, 16GB RAM, SSD.

Цена на HP Elite 8000 с GT 1030

Най-евтин Ultra HD компютър с GT 730

Предстоят тестове с други кодеци, формати и 8K. На по-нови машини, с над 10-ядрени системи.