엔비디아 퓨어비디오
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1. 개요
엔비디아 퓨어비디오는 엔비디아의 그래픽 카드에 탑재된 비디오 재생 기술로, 하드웨어 가속을 통해 고화질 비디오의 부드러운 재생을 지원한다. 퓨어비디오는 여러 세대에 걸쳐 발전해왔으며, 각 세대마다 새로운 비디오 코덱 지원 및 해상도 향상을 이루었다. 퓨어비디오 HD는 블루레이 디스크 및 HD DVD 재생 인증을 받은 그래픽 카드를 식별하는 데 사용되었으며, VDPAU 기능 세트를 통해 하드웨어 디코딩 기능을 나타낸다. 다양한 운영체제와 소프트웨어에서 지원되며, 리눅스, 윈도우, OS X 등에서 엔비디아의 독점 드라이버 또는 오픈 소스 드라이버를 통해 활용 가능하다.
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2. 역사
퓨어비디오는 지포스 6 시리즈와 함께 처음 소개되었다. 지포스 FX의 비디오 엔진(VPE)을 기반으로 한 퓨어비디오는 MPEG-1/MPEG-2 디코딩 파이프라인을 재사용하고, 디인터레이싱 및 오버레이 크기 조정의 품질을 향상시켰다. DirectX 9의 VMR9 렌더러와의 호환성도 개선되었다.
지포스 6600의 출시와 함께 퓨어비디오는 VC-1 및 H.264 비디오에 대한 하드웨어 가속을 추가했지만, MPEG-2 비디오와 비교하여 벤치마킹했을 때 가속 수준은 제한적이었다.[4]
이후 여러 세대에 걸쳐 퓨어비디오는 다음과 같은 개선을 이루었다.
- 2세대 (VP2): 지포스 8 시리즈 (G84/G86 GPU)부터 H.264 디코딩을 완전히 GPU로 오프로드하고, VC-1 가속도 개선했다.
- 3세대 (VP3): 지포스 8400GS (G98 GPU)부터 VC-1 비트스트림 디코딩을 오프로드하는 하드웨어를 추가하고, MPEG-2 디코딩 블록을 개선했다.
- 4세대 (VP4): 지포스 GT 240, 지포스 GT 220, 지포스 210/G210부터 MPEG-4 고급 단순 프로파일 비트스트림 디코딩을 하드웨어로 처리하고, 멀티뷰 비디오 코딩(MVC) 하드웨어 가속을 지원한다.
- 5세대 (VP5): 지포스 GT 520, 지포스 600/700 시리즈부터 H.264 디코딩 성능을 향상시키고, 4K 비디오 디코딩을 지원한다.
- 6세대 (VP6): 지포스 GTX 750/750 Ti, 지포스 900 시리즈부터 H.264 및 MPEG-2 디코딩 성능을 향상시키고, DCI 4K 해상도 비디오 디코딩을 지원한다.
- 7세대 (VP7): 지포스 GTX 960 및 GTX 950부터 H.265 HEVC 버전 1의 완전한 하드웨어 디코딩과 VP9(비디오 코덱) 하드웨어 디코딩을 지원한다.
- 8세대 (VP8): 지포스 GTX 10 시리즈부터 HEVC 버전 2 Main 12 프로파일의 하드웨어 디코딩을 추가하고, VP9 및 HEVC 디코딩 해상도를 8K로 높였다.
- 9세대 (VP9): 볼타 GPU 기반의 엔비디아 타이탄 V에 도입되었다.
- 10세대 (VP10): 지포스 RTX 20 시리즈, 지포스 GTX 16 시리즈부터 세 가지 HEVC 버전 2 프로파일에 대한 하드웨어 디코딩을 지원한다.
- 11세대 (VP11): 지포스 RTX 30 시리즈부터 AV1 메인 프로파일에 대한 8K@60 하드웨어 디코딩을 지원한다.
각 세대별 퓨어비디오 HD는 "퓨어비디오 HD [세대 번호]" 또는 "VP[세대 번호]"라고도 불리지만, 이는 엔비디아의 공식 명칭은 아니다.
2. 1. 1세대 퓨어비디오 (VP1)
지포스 6 시리즈와 함께 처음 소개된 1세대 퓨어비디오는 이전 지포스 FX의 비디오 엔진(VPE)을 기반으로 한다. MPEG-1/MPEG-2 디코딩 파이프라인을 재사용하고, 디인터레이싱 및 오버레이 크기 조정의 품질을 향상시켰다. 또한, DirectX 9의 VMR9 렌더러와의 호환성도 개선되었다.1세대 퓨어비디오는 VC-1 및 H.264 비디오에 대한 하드웨어 가속을 추가했지만, MPEG-2 비디오와 비교했을 때 가속 수준은 제한적이었다. VPE(및 퓨어비디오)는 역 이산 코사인 변환부터 시작하여 MPEG-2 파이프라인을 오프로드하여 CPU가 초기 런-랭스 디코딩, 가변 길이 디코딩 및 역 양자화를 수행하도록 한다.[4] 반면, 1세대 퓨어비디오는 제한적인 VC-1 지원(모션 보상 및 후처리)을 제공했다.
1세대 퓨어비디오 HD는 공식적인 엔비디아 명칭은 아니지만 "퓨어비디오 HD 1" 또는 VP1이라고도 불린다.
2. 2. 2세대 퓨어비디오 (VP2)
G84/G86 GPU (Tesla|테슬라영어 마이크로아키텍처) (지포스 8400/8500/8600 시리즈)부터 엔비디아는 GPU 내부의 H.264 디코딩 블록을 대폭 개선했다. 2세대 퓨어비디오 HD는 전용 비트스트림 프로세서(BSP)와 향상된 비디오 프로세서를 추가하여 GPU가 H.264 디코딩 파이프라인을 완전히 오프로드[5][6]할 수 있게 했다. VC-1 가속도 개선되어, 퓨어비디오 HD는 이제 VC-1 디코딩 파이프라인의 백엔드(역 이산 코사인 변환 (iDCT) 및 모션 보상 단계)를 더 많이 오프로드할 수 있게 되었다. 프런트엔드(비트스트림) 파이프라인은 여전히 호스트 CPU에서 디코딩된다.[5][6]2세대 퓨어비디오 HD 덕분에 대부분의 프로세싱 집약적인 비디오 디코딩이 GPU로 오프로드되어, 주류 PC에서도 HD DVD 및 블루레이 영화를 재생할 수 있게 되었다.
2세대 퓨어비디오 HD는 공식적인 엔비디아 명칭은 아니지만 "퓨어비디오 HD 2" 또는 VP2라고도 불린다. 이는 엔비디아의 Feature Set A (또는 "VDPAU Feature Set A")에 해당한다.
어도비 플래시 플레이어가 윈도우에서 H.264 비디오의 하드웨어 가속을 지원하는 가장 초기의 세대이다.
2. 3. 3세대 퓨어비디오 (VP3)
3세대 퓨어비디오(VP3)는 G98 GPU (지포스 8400GS로 판매됨)[20]를 시작으로 적용되었다. VC-1 비트스트림 디코딩을 오프로드하는 엔트로피 하드웨어가 추가되었고, MPEG-2 디코딩 블록도 소폭 개선되었다. H.264 디코딩 파이프라인의 기능은 변경되지 않았다. VP3는 블루레이 디스크 형식의 세 가지 비디오 코덱(MPEG-2, VC-1, H.264)에 대한 완전한 하드웨어 디코딩을 제공한다.하지만 모든 3세대 퓨어비디오 하드웨어(G98, MCP77, MCP78, MCP79MX, MCP7A)는 다음 가로 해상도에 대해 H.264를 디코딩할 수 없다:[8] 769–784, 849–864, 929–944, 1009–1024, 1793–1808, 1873–1888, 1953–1968, 2033–2048 픽셀.
3세대 퓨어비디오 HD는 '퓨어비디오 HD 3' 또는 VP3라고도 불리지만, 엔비디아의 공식 명칭은 아니다. 이는 엔비디아 기능 세트 B (또는 "VDPAU 기능 세트 B")에 해당한다.
2. 4. 4세대 퓨어비디오 (VP4)
GT215, GT216, GT218 GPU (각각 지포스 GT 240, 지포스 GT 220, 지포스 210/G210)에 적용된 퓨어비디오 HD는 MPEG-4 고급 단순 프로파일 (DivX, Xvid 등에 쓰이는 압축 형식) 비트스트림 디코딩을 하드웨어로 처리한다.[9] H.264 디코더는 VP3의 프레임 크기 제한을 받지 않으며, 3D 블루레이에 쓰이는 H.264 확장인 멀티뷰 비디오 코딩(MVC) 하드웨어 가속을 지원한다. MVC 가속은 운영체제에 따라 지원 여부가 다른데, Microsoft Windows에서는 Microsoft DXVA와 엔비디아 CUDA API를 통해 지원되지만, 엔비디아 VDPAU API로는 지원되지 않는다.4세대 퓨어비디오 HD는 엔비디아의 공식 명칭은 아니지만, "퓨어비디오 HD 4" 또는 VP4라고도 불리며, 엔비디아 Feature Set C (또는 "VDPAU Feature Set C")에 해당한다.
2. 5. 5세대 퓨어비디오 (VP5)
페르미 (마이크로아키텍처) 기반의 지포스 GT 520과 함께 출시되었으며, 엔비디아 지포스 600/700 시리즈 (케플러 (마이크로아키텍처)) GPU에도 포함되어 H.264 디코딩 성능이 크게 향상되었다.[10] 또한, 2160p 4K 초고화질 (UHD) 해상도 비디오를 3840 × 2160 픽셀로 디코딩할 수 있으며(수직 및 수평 모두에서 1080p 풀 HD 표준의 두 배), 드라이버 및 사용된 코덱에 따라 최대 4032 × 4080 픽셀의 더 높은 해상도도 지원한다.퓨어비디오 HD의 5세대 버전은 때때로 "퓨어비디오 HD 5" 또는 "VP5"라고 불리기도 하지만, 이는 엔비디아의 공식 명칭은 아니다. 이 퓨어비디오 HD는 엔비디아 Feature Set D (또는 "VDPAU Feature Set D")에 해당한다.
2. 6. 6세대 퓨어비디오 (VP6)
맥스웰 기반 지포스 GTX 750/750 Ti, 지포스 900 시리즈부터 적용된 6세대 퓨어비디오(VP6)는 H.264 및 MPEG-2 디코딩 성능이 향상되었다. DCI 4K (4096x2160) 해상도 비디오 디코딩을 지원하며, 드라이버 및 사용된 코덱에 따라 최대 4096 × 4096 픽셀의 더 높은 해상도도 지원한다. Feature Set E를 지원하는 GPU는 손상된 비디오 스트림을 디코딩할 때 더 강력한 오류 처리를 제공하는 향상된 오류 은폐 모드를 지원한다. H.265 FHD에 대한 부분 하드웨어 디코딩을 지원한다.6세대 퓨어비디오는 공식적인 엔비디아 명칭은 아니지만, "PureVideo HD 6" 또는 "VP6"라고도 불린다. 이 세대의 퓨어비디오는 엔비디아 Feature Set E (또는 "VDPAU Feature Set E")에 해당한다.
2. 7. 7세대 퓨어비디오 (VP7)
지포스 GTX 960 및 GTX 950과 함께 출시된 7세대 퓨어비디오(VP7)는 2세대 맥스웰 GPU(GM206)를 기반으로 한다. H.265 HEVC 버전 1(메인 및 메인 10 프로파일)의 완전한 하드웨어 디코딩을 지원하며, VP9(비디오 코덱) 하드웨어 디코딩도 지원한다.[11]이전 맥스웰 GPU는 호스트 CPU와 GPU의 GPGPU 어레이를 모두 사용하는 하이브리드 디코딩 방식으로 HEVC 재생을 구현했으나, VP7의 전용 하드웨어를 사용하는 방식보다 훨씬 느렸다.
7세대 퓨어비디오는 "퓨어비디오 HD 7" 또는 "VP7"이라고도 불리지만, 이는 엔비디아의 공식 명칭은 아니다. 이 퓨어비디오는 엔비디아 기능 세트 F (또는 "VDPAU 기능 세트 F")에 해당한다.
2. 8. 8세대 퓨어비디오 (VP8)
엔비디아 지포스 GTX 1080, GTX 1070, GTX 1060, GTX 1050 Ti, GTX 1050, GT 1030, GT 1010, 파스칼 GPU와 함께 도입된 8세대 퓨어비디오 HD는 HEVC 버전 2 Main 12 프로파일의 완전한 하드웨어 디코딩을 추가했으며, VP9 및 HEVC 디코딩 해상도를 8K로 높여 8K UHDTV 및 최대 8K 돔형 풀돔 8192x8192를 지원한다.[20]이전의 맥스웰 GM200/GM204 GPU는 호스트 CPU와 GPU의 GPGPU 어레이를 모두 사용하는 하이브리드 디코딩 솔루션을 사용하여 HEVC 재생을 구현했다. 하이브리드 구현은 VP8의 비디오 엔진에서 전용 하드웨어보다 현저히 느리다.[20]
8세대 퓨어비디오 HD는 공식적인 엔비디아 명칭은 아니지만, 때때로 "퓨어비디오 HD 8" 또는 "VP8"이라고 불린다. 이 퓨어비디오 HD 세대는 엔비디아 Feature Set H (또는 "VDPAU Feature Set H")에 해당한다.[20]
2. 9. 9세대 퓨어비디오 (VP9)
볼타 GPU 기반의 엔비디아 타이탄 V와 함께 도입된 9세대 퓨어비디오는 "퓨어비디오 HD 9" 또는 "VP9"이라고도 불린다. 이 세대는 엔비디아의 기능 세트 I (또는 "VDPAU 기능 세트 I")에 해당한다.[20]2. 10. 10세대 퓨어비디오 (VP10)
튜링 (마이크로아키텍처) 기반 지포스 RTX 20 시리즈, 지포스 GTX 16 시리즈부터 적용되었다. 10세대 퓨어비디오는 세 가지 HEVC 버전 2 프로파일(Main 4:4:4, Main 4:4:4 10, Main 4:4:4 12)에 대한 완전 하드웨어 디코딩을 지원한다.10세대 퓨어비디오 HD는 때때로 "퓨어비디오 HD 10" 또는 "VP10"이라고도 불리지만, 이는 엔비디아의 공식 명칭은 아니다. 이 퓨어비디오 HD 세대는 엔비디아 기능 세트 J (또는 "VDPAU 기능 세트 J")에 해당한다.
2. 11. 11세대 퓨어비디오 (VP11)
암페어 GPU 기반의 엔비디아 지포스 RTX 3090, RTX 3080 Ti, RTX 3080, RTX 3070 Ti, RTX 3070, RTX 3060 Ti, RTX 3060, RTX 3050 Ti 및 RTX 3050에 포함된 11세대 퓨어비디오 HD는 5세대 NVDEC를 통해 AV1 메인 프로파일(4:0:0 및 4:2:0 크로마 서브샘플링, 8 또는 10비트 심도)에 대한 8K@60 하드웨어 디코딩을 지원하며, 최대 8192 x 8192 픽셀 해상도를 처리할 수 있다.11세대 퓨어비디오 HD는 공식적인 엔비디아 명칭은 아니지만, "퓨어비디오 HD 11" 또는 "VP11"이라고도 불린다. 이 퓨어비디오 HD 세대는 엔비디아 기능 세트 K (또는 "VDPAU 기능 세트 K")에 해당한다.
3. 지원 GPU 목록
엔비디아 퓨어비디오는 GPU 세대에 따라 지원하는 기능과 코덱에 차이가 있다. 다음 표는 각 GPU의 퓨어비디오 버전, VDPAU 기능 세트, 출시일, 비고를 나타낸다.
3. 1. 퓨어비디오 (HD) GPU 표
4. 퓨어비디오 (HD) GPU 표
5. VDPAU 기능 세트
VDPAU(Video Decode and Presentation API for Unix)는 엔비디아가 리눅스/유닉스 시스템용으로 제공하는 비디오 디코딩 API이다. 각 기능 세트는 지원하는 코덱 및 최대 해상도에 차이가 있다.
Nvidia VDPAU 기능 세트는 다양한 수준의 하드웨어 디코딩 기능을 지원하는 Nvidia GPU의 여러 하드웨어 세대를 나타낸다.[18] 기능 세트 A, B, C의 경우 최대 비디오 너비와 높이는 2048 픽셀이고, 최소 너비와 높이는 48 픽셀이며, 모든 코덱은 현재 최대 8192 매크로블록으로 제한된다(VC-1/WMV9의 경우 8190).
부분 가속은 VLD (비트스트림) 디코딩이 CPU에서 수행되고, GPU는 IDCT, 모션 보상 및 디블로킹만 수행함을 의미한다. 완전 가속은 GPU가 VLD, IDCT, 모션 보상 및 디블로킹을 모두 수행함을 의미한다.
5. 1. Feature Set A
엔비디아 퓨어비디오 Feature Set A는 H.264에 대한 완전한 가속과 MPEG-1, MPEG-2, VC-1/WMV9에 대한 부분적인 가속을 지원한다.[18]부분 가속은 VLD (비트스트림) 디코딩은 CPU에서 수행되고, GPU는 IDCT, 모션 보상 및 디블로킹만 수행함을 의미한다. 반면 완전 가속은 GPU가 VLD, IDCT, 모션 보상 및 디블로킹을 모두 수행하는 것을 의미한다.[18]
Feature Set A에서 최대 비디오 너비와 높이는 2048 픽셀이고, 최소 너비와 높이는 48 픽셀이며, 모든 코덱은 현재 최대 8192 매크로블록으로 제한된다(VC-1/WMV9의 경우 8190).[18]
Feature Set A를 지원하는 GPU는 다음과 같다:
5. 2. Feature Set B
Feature Set B는 MPEG-1, MPEG-2, VC-1/WMV9, H.264를 완전히 가속한다.[18] 그러나 Feature Set B 하드웨어는 769-784, 849-864, 929-944, 1009-1024, 1793-1808, 1873-1888, 1953-1968, 2033-2048 픽셀 너비의 H.264는 디코딩할 수 없다.[18]Feature Set B를 지원하는 GPU는 다음과 같다.
5. 3. Feature Set C
Feature Set C는 다음 비디오 형식에 대한 완전한 하드웨어 가속을 지원한다.- MPEG-1
- MPEG-2
- MPEG-4 Part 2 (MPEG-4 ASP라고도 함)
- 단, 전역 모션 보상과 데이터 분할은 지원되지 않는다.
- VC-1/WMV9
- H.264
Feature Set C를 지원하는 GPU는 일반적으로 GT218, GT216, GT215, GF100, GF104, GF106, GF108, GF110, GF114, GF116 칩을 사용한다.[18]
Feature Set B 하드웨어는 769-784, 849-864, 929-944, 1009-1024, 1793-1808, 1873-1888, 1953-1968, 2033-2048 픽셀의 너비에 대해 H.264를 디코딩할 수 없다.[18]
5. 4. Feature Set D
Feature Set D는 Feature Set C의 모든 기능을 포함하며, 추가적으로 최대 4032x4080 픽셀 (H.264) 및 4032x4048 픽셀 (MPEG-1/MPEG-2) 해상도 디코딩을 지원한다.[18] Feature Set D를 지원하는 GPU는 다음과 같다:
5. 5. Feature Set E
Feature Set D와 유사하지만, 최대 4096 × 4096 해상도의 H.264와 최대 4080 × 4080 픽셀 해상도의 MPEG-1/MPEG-2 디코딩 지원이 추가되었다. VDPAU 기능 세트 E를 가진 GPU는 손상된 비디오 스트림을 디코딩할 때 더욱 강력한 오류 처리를 제공하는 향상된 오류 은폐 모드를 지원한다. 이 기능 세트를 가진 카드는 HEVC (H.265)를 부분/하이브리드 하드웨어 비디오 디코딩으로 디코딩하기 위해 퓨어비디오 하드웨어와 셰이더 어레이에서 실행되는 소프트웨어의 조합을 사용한다.[18]5. 6. Feature Set F
Feature Set영어 F는 최대 4096 × 2304 픽셀 해상도에서 HEVC Main (8비트) 및 Main 10 (10비트)와 VP9 프로파일 0 (8비트)의 완전한 가속을 지원한다.[18]5. 7. Feature Set G
Feature Set영어 G는 최대 4096 × 4096 픽셀 해상도의 HEVC 메인 12 (12비트)의 완전한 가속을 지원한다.[18]5. 8. Feature Set H
VP9 프로파일 2 (10비트)의 완전 가속을 지원하며, 모든 HEVC 및 VP9 프로파일에 대해 최대 8192x8192 픽셀 (8K 해상도) 해상도를 지원한다.[18]5. 9. Feature Set I
Feature Set H와 동일하며, 효율성이 향상되었다.[18]5. 10. Feature Set J
HEVC v2 (Main 4:4:4, Main 4:4:4 10, Main 4:4:4 12)의 완전 가속을 지원한다.[18]5. 11. Feature Set K
Feature Set K는 이전 버전인 Feature Set J에 AV1 하드웨어 디코딩 지원(VDPAU)이 추가된 버전이다.[18]6. 운영 체제 및 소프트웨어 지원
퓨어비디오 SIP 코어는 장치 드라이버를 통해 지원되며, NVDEC, VDPAU, VAAPI, DXVA 등의 응용 프로그래밍 인터페이스를 제공한다. 최종 사용자 소프트웨어(예: VLC 미디어 플레이어, GStreamer)는 이러한 인터페이스 중 하나를 통해 퓨어비디오 하드웨어에 접근하여 활용한다.
6. 1. 운영 체제 지원
엔비디아 독점 장치 드라이버는 여러 운영 체제에서 사용할 수 있으며, 퓨어비디오 지원이 추가되었다. 또한, 퓨어비디오 하드웨어를 지원하는 자유 장치 드라이버도 사용할 수 있다.- 리눅스:
- 2008년 10월부터 엔비디아의 독점 드라이버 버전 180에서 VDPAU를 통해 퓨어비디오를 지원한다.[2]
- 2013년 4월부터 누보는 퓨어비디오 하드웨어를 지원하며 VDPAU를 통해, 그리고 부분적으로는 XvMC를 통해 접근을 제공한다.[3]
- 마이크로소프트(Microsoft) 윈도우:
- 윈도우 미디어 플레이어, 윈도우 미디어 센터 및 최신 비디오 플레이어는 퓨어비디오를 지원한다.
- 엔비디아는 DirectShow를 사용하는 미디어 플레이어와 함께 사용할 수 있는 퓨어비디오 디코더 소프트웨어를 판매한다.
- 듀얼 GPU 시스템은 코덱을 구성하거나 엔비디아 GPU에서 애플리케이션을 실행하여 퓨어비디오를 활용해야 한다.
- LAV, ffdshow 또는 마이크로소프트 미디어 파운데이션 코덱을 사용하는 미디어 플레이어는 퓨어비디오 기능을 활용할 수 있다.
- OS X: 엔비디아 하드웨어와 함께 판매되었으므로 지원이 가능할 수 있다.
6. 2. 소프트웨어 지원
기능 세트 J와 마찬가지로 효율성이 향상되었다. 처음에는 하드웨어 AV1 디코딩 지원이 엔비디아의 독점 NVDEC API에만 도입되어 11세대 퓨어비디오 HD GPU에 적용되었다. AV1 디코딩은 1년 이상 지난 2022년 1월에 오픈 소스 VDPAU API 기능 세트 K에 추가되었다.[18]
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