進階教程系列（十） － 補幀所需頻寬試算

近來使用雙卡補幀的用戶越來越多，有部分用戶發現雙卡補幀在補4K影片時會有莫名卡頓的情況，
經過眾多網友實際測試下，發現此一現象應該是頻寬不足所導致的，
因此本篇就來計算看看，確認補幀需要多少頻寬吧。



首先我們先確認傳遞格式，
SVP採用YV12格式傳遞資訊，BlueskyFRC則是採用NV12格式，
兩種格式都是傳遞資訊8bit，因此計算方式應該相同。

而計算每秒傳輸量，我們可以分成兩類
1. 主機 → 顯示卡
     主機 → 顯示卡頻寬 = 影片水平解析度×影片垂直解析度×影片色深×影片幀率

2. 顯示卡 → 主機
     顯示卡 → 主機頻寬 = 影片水平解析度×影片垂直解析度×影片色深×補幀後幀率


以4K@30FPS影片補至60FPS來計算，
主機 → 顯示卡頻寬 = 4096×2304×8×30×(1+0.25+0.25) = 3240 Mbit/s = 405 MByte/s
顯示卡 → 主機頻寬 =  4096×2304×8×60×(1+0.25+0.25) = 6480 Mbit/s = 810 MByte/s

上式中的(1+0.25+0.25)是因為U丶V通道的水平丶垂直解析度僅有Y通道的一半


如果是硬解 + 單卡補幀Copy-Back模式，資料傳遞如下
主機 －(RAW)→ 顯示卡(解碼) －(4K@30FPS)→ 主機
－(4K@30FPS)→ 顯示卡(補幀) －(4K@60FPS)→ 主機
－(4K@60FPS)→ 顯示卡(渲染) －(4K@60FPS@RGB)→ 螢幕

因此，
主機 → 顯示卡：RAW + 405 MByte/s + 810 MByte/s = RAW + 1215 MByte/s
顯示卡 → 主機：405 MByte/s + 810 MByte/s = 1215 MByte/s
加上一些額外開銷*，至少需要PCI-E 2.0 x4 / PCI-E 3.0 x2才能順利撥放。


若是使用SVP補至瘋狂的240FPS，那頻寬需求就會非常誇張，超過3240MByte/s，
至少需要PCI-E 2.0 x16 / PCI-E 3.0 x8。


PCI-E理論半工頻寬 / 全工頻寬
PCI-E 2.0 x1 ：500 / 1000 MB/s
PCI-E 2.0 x4 ：2000 / 4000 MB/s
PCI-E 2.0 x8 ：4000 / 8000 MB/s

PCI-E 3.0 x1：984.6 / 1969 MB/s
PCI-E 3.0 x4：3938 / 7876 MB/s
PCI-E 3.0 x8：7876 / 15752 MB/s

但由於傳遞過程中會產生額外開銷，所以有效頻寬會比理論值還低一些，
導致理論有效頻寬約86~98%理論頻寬，再加上部分系統參數的影響，
實際上雙向傳輸時可能只有63~73%理論頻寬。


於PCI-E 3.0 x8平台實際測試如果如下

測試所得 PCI-E 3.0 x8 (單向)傳輸效率約6165/7876 = 78.2%


*額外開銷參考資料：https://www.xilinx.com/support/documentation/white_papers/wp350.pdf

2018-10-13