高清视频相关知识和 KMPlayer 硬解码DXVA设置.docx

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高清视频相关知识和KMPlayer硬解码DXVA设置

高清视频相关知识和KMPlayer硬解码（DXVA）设置

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“高清”，就是高清晰度，是相对于“标清”（即标准清晰度）而言的，主要是指高清晰度的视频媒体，高清技术的发展，越来越多的人接触到高清，现在网络上是铺天盖地的高清视频资源，高清电视、高清电影、高清MTV等等。

　　高源媒体的解码过程是怎么样的？

如何才能在电脑上正确地播放高清媒体？

什么是硬解，硬解有什么要求？

如何设置才能调用硬解？

以下文字将用最简单的语言，和较少的转业术语作出说明。

一、常见的高清视频的编码及封装格式

　　对于高清视频来说，主流的编码技术目前主要有MPEG-2、DivX、XVID、H264/AVC、VC-1、RMVB和WMV-HD等等。

其中，H264/AVC、VC-1、MPEG-2是蓝光（Blu-rayDisc）所选择的编码格式，也是目前最流行的高清视频编码格式。

另外就是高清视频的封装格式，封装格式和编码格式是互相区别的，许多人会把它们混淆。

　　1、H264/X264/AVC编码格式

　　绝大多数视听玩家对于H264编码都不会感到陌生，H264编码的身世显赫，是ITU-T（国际电信联盟视频编码专家组）与ISO/IEC（国际标准化组织动态图像专家组）合作组成的JVT（联合视频组）推动的新一代数字视频编码标准，也称为MPEG-4/AVC编码。

H264编码依托雄厚的背景，在技术上独树一帜，大幅领先于其它编码算法。

　　X264编码，是H264编码的一个开源分支，它符合H264标准，其功能在于编码，而不作为解码器使用，X264编码最大的特点在于注重实用，它在不明显降低编码性能的前提下，努力降低编码的计算复杂度，X264对于H264编码中的一些复杂编码特性做了折衷处理，其压缩视频体积小于XVID（MPEG-4）编码视频，以小体积、高画质的特点得到了广泛认可。

　　2、MPEG-2编码格式

　　MPEG-2编码标准是由MPEG（MovingPictureExpertsGroup）工作组发布的视频与音频压缩国际标准。

MPEG-2编码于1994年发布，常用于广播信号（卫星电视、有线电视）的视频和音频编码，经过后期不断修改，不仅成为DVD的核心技术，还应用于HDTV高清电视传输。

　　3、VC-1编码格式

　　WMV（WindowsMediaVideo）作为经久不衰的一种视频编码，一直在不断改进，2003年，微软基于WMV第九版（WMV9）编码技术，正式提出了VC-1编码标准，并于2006年正式成为国际标准。

VC-1编码作为较晚推出的高清编码算法，自然吸收了MPEG-2与H264编码的优点，其压缩比介于MPEG2和H264之间，编解码复杂性仅有H264的一半，即压缩时间更短、解码计算更小，在微软的大力推动下，VC-1编码已经得到了BD蓝光光盘、电影及电视学会（SMPTE）的支持。

　　近几年来，为了更好的推广WMV9/VC-1编码标准，微软不遗余力的建立了WMV-HD高清资源站点，大量发布采用VC-1编码压制的720P、1080P宣传片及演示片（WMV-HD视频格式），试图营造声势，吸引用户关注。

不过，中庸的技术（与H264相比无明显编码优势）、封闭的平台（限于Windows系统）、后发的劣势（2006年通过成为国际标准）仍然给微软VC-1编码的应用前景带来了较大的不确定性。

　　4、高清视频的封装格式

　　封装格式其实是一个“容器”，它不同于编码格式，封装就相当于捆绑打包，将已经编码好的视频文件和音轨文件打包在一起，并按照一定规则建立排序和索引，便于播放器或播放软件来索引播放。

常见的封装格式有MKV、AVI、MOV、TS、PS等等，高清媒体文件的后缀名（扩展文件名）一般都是媒体的封装格式。

（1）MOV格式：

MOV多见于AppleQuickTime网站上的电影预告片。

MOV类似于RMVB，过于封闭自守，民间制作组没有人会用这个不方便的形式。

（2）AVI格式：

AVI封装是微软在上世纪90年代初创立的封装标准，是当时为对抗QuickTime的MOV格式而推出的，因为当时还没有流式播放需要，AVI的将索引布置在打包文件的尾部，这就使得AVI封装不能做到流式播放（流媒体）。

AVI封装只能支持有限的几种视频音频编码形式，且AVI不能支持音频的VBR动态比特率编码。

　　（3）TS格式：

TS（TransportStream）是一种比较先进的封装形式，蓝光原盘中，就采用了TS封装。

TS封装支持几乎所有编码的高清视频和音轨文件。

PS（ProgramStream）封装的技术基本和TS相同，但PS封装和AVI一样，都不是流媒体，不能够支持流式播放，PS封装使用在原先的HDDVD中。

在高清标准下，MPEG-2编码的视频文件主要采用TS封装格式。

　　（4）MKV格式：

MKV（Matroska）是一种新兴的多媒体封装格式，可以将各类视频编码、16条或以上不同格式的音频和语言不同的字幕封装在一个文件内，它具有开放源代码、音视频编码丰富、网络亲和性好等优势，已经得到众多视频压制组和玩家的支持，正逐渐成为高清视频的主流视频格式。

H264编码与X264编码目前大多采用MKV封装格式。

二、高清视频的播放组件及调用流程

　　视频文件的解码过程如下依次需要用到的组件有“分离器”、“解码器”、“渲染器”，它们统称为“滤镜”。

　　1、分离器（Splitter）

　　要正确地播放多媒体文件（不管是否高清媒体文件），播放器首先要正确地调用分离器，把视频流和（或）音频流正确地分离出来，然后交给解码器进行解码，这就是分离器的使命。

上文中说到有不少的封装格式，每一种封装格式都必须有相对应一种分离器，才能正确的把视频和音频分离出来以供解码器解码。

　　常用的分离器有：

GabestMPEGSplitter（MediaPlayerClassic作者编写的分离器）、KMPSplitter（KMPlayer原配的分离器）、HailiMediaSplitter等等，这三种分离器能够支持较多的封装格式，其它的分离器还有Moonlight-ElecardMPEG2Demultiplexer（月光分离器）、nVIDIATransportDemux（nVIDIA公司的分离器，配合PureVideo使用）、CyberLinkDemux（PowerDVD软件中的分离器）等等。

　　2、解码器（Decoder）

　　解码器在整个视频的播放中占据了最主要的位置，它的作用是对由分离器分离出来的音频流和视频流分别进行解码。

解码器又分为视频解码器和音频解码器。

　　常见的视频解码器有：

（1）MPEG-2视频解码器：

InterVideoVideoDecoder（WinDVD的解码器）、CyberLinkDTVVideo/SPFilter和CyberLinkVideo/SPFilter（PowerDVD的解码器）、Moonlight-ElecardMPEG2VideoDecoder、nVIDIAVideoDecoder（nVIDIAPureVideo的解码器）、SonicCinemasterVideo、GabestVideoDecoder等等。

（2）H264/X264/AVC视频解码器：

CyberLinkH.264/AVCDecoder（PowerDVD的解码器）、CoreAVCDirectShowVideoDecoder、MoonlightH264VideoDecoder、ffdshowMPEG-4VideoDecoder等等。

　　（3）VC-1视频解码器：

CyberLinkVC-1Deocder（PowerDVD的解码器）、MediaPlayerClassicVideoDecoder、WMVideoDecoderDMO（微软的解码器）等等。

　　常见的音频解码器有：

　　CyberLinkAudioDecoder（PowerDVD的解码器）、AC3Filter、InterVideoAudioDecoder、nVIDIAAudioDecoder等等。

　　3、渲染器（Renderer）

　　渲染器与解码器一样，分为视频渲染器和音频渲染器，解码后的视频数据经过视频渲染器的渲染后呈现到显示设备上，解码后的音频经过音频渲染器的渲染后从声卡输出。

渲染在视频播放的过程中是很重要的，因为它会影响到视频最终的效果，不同的渲染器有不同的技术特性，对电脑的配置（主要是CPU和显卡）的要求也不一样。

　　视频渲染器主要有以下几种：

（1）旧式视频渲染器（VideoRenderer）：

这种是最原始的渲染器，它接收到来自解码器解码后的数据流，在显示设备上显示。

这种渲染器基本上不能调用到显卡硬件特性，全靠CPU来完成渲染任务。

（2）覆盖合成器（OverlayMixer）：

覆盖合成器能够将若干路视频流合并输出到显示设备上，并且它能够很好地调用显卡硬件的拉伸，颜色空间变换等硬件功能，以减少对CPU资源的占用率。

视频覆盖的画面质量事实上取决于显卡硬件。

通常在使用覆盖合成器的时候无法直接对正在播放的视频截图。

　　（3）VMR渲染器（VideoMixingRenderer）：

VMR对覆盖合成器进行了改进，它是基于DirectX的视频渲染器，能够支持16路的视频流混合。

VMR根据DirectX版本的不同，可以分为VMR7和VMR9，其中VMR7基于DirectDraw7（2D），而VMR9基于Direct3D9（3D），VMR9可以支持视频特效（VideoEffects）和视频变换（VideoTransitions）。

VMR根据渲染模式的不同又分为“窗口化”（Windowed）、“无窗口”（Windowless）、“未渲染”（Renderless）模式。

　　（4）EVR增强型视频渲染器（EnhancedVideoRenderer）：

微软在WindowsVista系统就开始引入的新视频渲染器，当然也包含在新的操作系统Windows7中。

它与VMR最大的区别就是能够支持DXVA2.0。

三、硬件解码加速DXVA接口规范和确解码级别、新兴的CUDA和Stream技术

　　DXVA的全称是DirectXVideoAcceleration，中文意思是DirectX视频加速。

DXVA不仅包括了视频数据的解码运算，还有各种后期处理运算，比如图像缩放、色彩空间转换、反交错等等。

DXVA其实就是大家常说的“硬解”。

显卡是否支持DXVA，是直接关系到在视频播放的过程中CPU资源的利用率。

　　1、DXVA接口规范的版本

　　DXVA接口规范目前有两个版本，分别是DXVA1.0和DXVA2.0。

DXVA1.0的规范里最早定义了MPEG-2和WMV的硬件解码加速能力，而DXVA2.0比1.0版本增加了对H264、VC-1硬件解码加速能力的定义。

也就是说，要“硬解”MPEG-2的视频，只需要显卡能够支持DXVA1.0标准就可以了，而要“硬解”H264/AVC的视频，就要求显卡支持DXVA2.0的标准。

　　2、DXVA硬件解码加速能力的级别

　　视频硬件解码的加速能力的级别基本上分为三个，从高到底分别为：

VLD（VariableLengthDecoding/变字长解码）、IDCT（InverseDiscreteCosineTransform/逆离散余弦变换）、MoComp（MotionCompensatiom/运动补尝）。

VLD加速用于处理视频比特流（BitStream），IDCT用于处理帧内压缩（Intraframecompression），MC用于处理帧间压缩（InterframeCompression）。

显卡能够支持越高级的加速能力，就能更大幅度地减轻对CPU资源的占用。

　　如何才能快速地知道自己显卡是否支持DXVA？

利用一个叫做DXVAChecker的软件，目前最新的版本是2.2.0.1。

DXVAChecker在WindowsXP系统下运行时需要一个dxva2.dll文件，如果没有它，那么将无法正确探测出显卡对DXVA的支持情况。

如果实在找不到这个文件，可以下载安装微软的.NETFramework3.0或者.NETFramework3.5。

运行DXVAChecker后，它便在DecoderDevice标签页列出了显示设备对DXVA的支持情况。

　　在上图中，可以看到用于上网本Atom平台的IntelGraphicsMediaAccelerator500（GMA500）对DXVA的支持情况。

图上DXVA1/DXVA2是指支持的DXVA版本，“NV12”是指视频输出的色系（其它的颜色系还有YUV12、YUY等等，没有太大的意义），后面是能够支持的分辨率。

须要注意的是，对WMV9的支持当中，有一个级别是“PostProc（PostProcessing）”，中文意思是“显示后处理”，它是最低级的DXVA。

还有一个称为“FGT（FilmGrainTechnology）”的技术，即所谓胶片感，目的是在不牺牲压缩能力的同时保持视频源特有的颗粒信息。

　　关于IntelGraphicsMediaAcceralator500：

　　GMA500与其他GMA系列产品不同，该显卡核心来自英国ImaginationTechnologies公司的PowerVRSGX，该公司前身PowerVR公司曾经在显卡市场上出现的产品包括PowerVR，Kyro和KyroII。

其PowerVR2曾用于世嘉的DC游戏机中。

GMA500的技术参数的特性如下：

使用GMA500主要集成于以下几个系列的芯片组中：

UL11L、US15L、US15W。

其中UL11L核心频率为100MHz，其他两款的主频为200MHz。

支持VertexShader（顶点着色）4.1，PixelShader（像素着色）4.1，PixelPipelines（像素管线）2条，UnifiedshaderPocessors（统一渲染单元）4个，支持hardwarevertexshaders（硬件定点着色），峰值内存带宽UL15L为3.2GB/s，US15L、US15W为4.2GB/s，最大支持共享显存256MB，OpenGL2.0，DirectX10.1，支持的硬件解码有：

MPEG-2、VC-1、H264/AVC。

基本上，除了核心的频率较低外，硬件解码水平和最新的X4500MHD类似。

　　4、nVIDIACUDA技术和AMD（ATI）Stream技术

（1）nVIDIACUDA：

CUDA的全称是ComputeUnifiedDeviceArchitecture（统一计算设备架构），它是nVIDIA近年来力推的一项技术。

随着显卡的发展，GPU越来越强大，而且GPU为显示图像做了优化。

在计算性能上已经超越了通用的CPU。

如此强大的芯片如果只是作为显卡就太浪费了，CUDA正是可以让显卡可以用于图像计算以外的技术。

CUDA技术最典型的应用这一就是进行高清解码。

著名的解码器CoreAVC，它并不支持DXVA，在过去它完全利用CPU进行解码运算，不过在新版本的CoreAVC解码器当中加入了对CUDA技术的支持，把解码运算的任务转移到GPU上来，大大地减轻了CPU的负担。

（2）AMD（ATI）Stream：

虽然与nVIDIA的CUDA技术的实现方式不一样，但是出发点和最终目的都是相同的，Stream流技术就是利用AMDGPU多核在浮点运算性能上的优势进行加速计算。

在高清解码的应用上，AMDStream比nVIDIACUDA支持更多的功能：

比如MPEG-2的转码、FullHD1080p的编码输出等，另外，AMDStream的软件是免费的（CUDA的软件价格30.00美元）。

四、KMPlayer播放高清视频的硬解码（DXVA）相关设置

　　1、关于KMPlayer和PotPlayer

　　KMPlayer简称KMP，早期名叫WaSaVi播放器。

作者是韩国的姜龙喜。

KMPlayer是一套将网络上所有能见得到的解码器（Codec）全部收集于一身的影音播放软件；此外，KMPlayer还能够播放DVD与VCD，汇入多种格式的外挂字幕档、使用普及率最高的WinAMP音效外挂与支援多种影片效果调整选项等。

PotPlayer是KMPlayer原作者姜龙喜进行Daun公司后用C++语言（KMPlayer是用Delphi语言写的）重写的新一代作品，目前正在全力开发中，功能尚不及KMPlayer。

　　2、KMPlayer的具体设置

　　虽然KMPlayer已经集成了解码器，但是它们是无法正常调用显卡的DXVA加速的。

而目前最好的DXVA解码器是Cyberlink集成在PowerDVD中的解码器。

如果电脑里没有安装PowerDVD，那么就需要自己搜索下载它的单独解码器。

（可以邮件向我索取。

）需要用到的PowerDVD的解码器主要有四个：

H264解码器Cl264dec.ax、MPEG-2解码器Clvsd.ax、VC-1解码器Clvc1dec.ax、音频解码器Claud.ax。

（1）在设置之前，最好将KMPlayer的设置恢复成初始的状态：

按“F2”键打开KMPlayer的设置，点击下方的“初始化所有设置”按钮。

对KMPlayer进行设置的目的是屏蔽KMPlayer内部的解码器，使KMPlayer可以调用外部的PowerDVD解码器进行视频解码。

（2）在KMPlayer的设置菜单里，依次找到“滤镜控制”—“解码器使用”—“内部视频解码器”，在右边的“常规”选项卡里解除“H.263+”、“H.264”、“AVC1”、“VC-1”的勾选，如下图所示：

　　（3）然后再找到“滤镜控制”—“解码器使用”—“外部视频解码器”，点击右侧的“搜索外部解码器”，弹出“外部解码器/滤镜管理”对话框，再点击“添加外部解码器”按钮，依次添加上文所讲的四个PowerDVD解码器。

如下图所示。

　　（4）添加后双击解码器弹出解码器设置对话框，勾选“USEDXVA”或者“UseHardwareAcceralator”。

　　（5）点击确定后回到“外部视频解码器”设置窗口，“H.264视频”、“AVC1视频”、“VC-1视频”分别选择刚才添加的PowerDVD解码器。

　　解码器的设置就到此结束了。

此外，有几要说明的问题。

（1）关于KMPlayer设置的保存：

在KMPlayer的“常规”设置中，有一个“保设置到KMPcfg.ini文件”的选项，本人认为可以勾选，全部设置完成后可以备份KMPlayer安装目录下的KMPcfg.ini文件，重新安装系统后可以快速地恢复原先的KMPlayer设置。

（2）关于KMPlayer的“超级速度模式”：

许多网友认为，必须勾选这个选项才能正常调用DXVA硬解，但是根据我的实际情况，这个选项不是必须勾选的。

当系统里安装了许多另外的解码器（比如PureCodec完美解码、FinalCodec终极解码、K-LiteCodecPack等等）时，开启这个选项可以滤掉多余的解码插件。

　　（3）关于“源滤镜”：

在KMPlayer中有“源滤镜”的设置，这个“源滤镜”到底是何解释，本人尚不太清楚，暂且把它理解成优先级较高的滤镜。

　　（4）关于“渲染器”：

一般来说，在WindowsXP系统下播放效果最好的渲染器是VMR9，而WindowsVista/Windows7系统下最好的渲染器是EVR。

但是有些系统会出现兼容性问题，出现播放过程中无画面（黑屏）有声音、无法播放甚至蓝屏死机的时候，可以尝试改变一下渲染器的设置。

本人的上网本（显卡是GMA500）就无法让KMPlayer在WindowsXP系统中使用VMR9渲染器，往后的测试都是使用VMR7渲染器。

五、几段高清视频的播放测试：

　　硬件系统：

AcerAspireOne751h：

IntelAtomZ520（1.33G/512K/133MHz）、US15W、GMA500（Driver6.14.11.1018）、1366×768（11.6"）

　　软件系统：

WindowsXPServicesPack3（5.1.2600.5512）、DirectX9.0c、KMPlayer2.9.4.1436、PowerDVD8.0/9.0Codec

　　测试片源：

（点击图片可以放大看原分辨率图片）

（1）大塚愛ユメクイ：

封装格式TS、视频编码MPEG-2、音频编码LPCM、分辨率1440×1080i

（2）江若琳你不在了：

封装格式MP4、视频编码AVC、音频编码AAC、分辨率1920×1080i

　　（3）变形金刚预告：

封装格式MOV、视频编码AVC、音频编码AAC、分辨率1920×1080p

　　（4）阿凡达预告：

封装格式MOV、视频编码AVC、音频编码AAC、分辨率1920×1080p、外挂字幕SRT

　　根据播放器显示的OSD信息，视频输出显示是DXVA，说明已经成功地开启了硬件加速解码。