rigayaの日記兼メモ帳

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リファレンスのRX7900XTにしたのは、検証用に早くほしい一方、検証機材を少しでも安く抑えたいというのが大きいが、もうひとつ切実な事情として、今使っている比較的小さめなケース(Define 7 Compact LightTG)に突っ込みたいというのがあった。

GPUが使える幅は実測で約28cm。RX7900XTのリファレンスは276mmなので本当にギリギリ。

RX7900XTXのリファレンスは287mmでたぶんアウト、RX7900XTでもオリファンモデルは大きいのばかりなのでダメそう。ということで、RX7900XTのリファレンスが確保できて本当に良かった。



本当にぎりぎり。あと1cmない。



下に
・RX5500XT (2slot)
・RX550 (ロープロ・1slot)
をいれて配線して完成。

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ということで、無事RX7900XTを設置完了。

とりあえず、RX7900XT用の22.12.1ドライバを入れると認識した。



ただ、まだ専用ドライバという位置付けなのか、AMD Softwareでは、RX5500XTとRX550を見失ってしまった。GPU-Zでは認識できているのに…。



よく見るとGPU-ZでもちゃんとRX5500XTの情報が取れてない…?



このあたりはちょっといま調べてる時間がないので、まあそのうち…。

まずは、AV1 hwエンコードのほうを先にテストしていきたい。

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比較環境

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QSV
Arc A380
i9 12900K iGPU
i7 7700K iGPU
i3 4170 iGPU

NVENC
RTX4080
RTX2070
GTX1060

VCEEnc
7950X iGPU
RX5500XT
RX550

エンコーダ
QSVEncC 7.23
NVEncC 7.02
VCEEncC 7.12

入力動画1 (アニメ版)
sakuranotoki_op.mp4 H.264 1920x1080 30fps 3194frame
AvisynthのLWLibavVideoSourceで読み込み (SWデコード)

使用コマンド
qsv H.264 VBR (-u 1:quality, 4:normal)
--fallback-rc --la-depth 60 --la [x] -u [1,4] -c h264 --level 5.1
FF: [--fixed-func]

qsv HEVC VBR (-u 1:quality, 4:normal)
--fallback-rc --la-depth 60 --la [x] -u [1,4] -c hevc --level 6 --max-bitrate 60000
10bit: [--profile main10 --output-depth 10]
FF: [--fixed-func]

qsv AV1 VBR (-u 1:quality, 4:normal)
--fallback-rc --la-depth 60 --la [x] -u [1,4] -c av1 --max-bitrate 60000
10bit: [--output-depth 10]

nvenc H.264 VBR
--vbr [x] --level 5.1
quality: --preset quality --multipass 2pass-full --lookahead 32 --weightp --bref-mode each

nvenc HEVC VBR
--vbr [x] -c hevc --level 6
quality: --preset quality --multipass 2pass-full --lookahead 32 --weightp --bref-mode each
10bit: --output-depth 10 --profile main10

nvenc AV1 VBR
--vbr [x] -c av1
quality: --preset quality --multipass 2pass-full --lookahead 32 --weightp --bref-mode each
10bit: --output-depth 10

vceenc H.264 VBR
--vbr [x] --level 5.1 --max-bitrate 60000
quality: -u slow

vceenc HEVC VBR
--vbr [x] -c hevc --level 6 --max-bitrate 60000
quality: -u slow
10bit: --output-depth 10 --profile main10

vceenc AV1 VBR
--vbr [x] -c av1 --max-bitrate 60000
quality: -u slow
10bit: --output-depth 10

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画質比較(H.264)

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では早速、画質比較の結果を見てみる。あまり線が多いと分かりにくくなるので、まずH.264から。
bitrate-vmaf

縦軸vmafが高いほど画質がよく、横軸ビットレートが小さいほど圧縮できているので、左上にいればいるほど良いことになる。

※凡例の □ をクリックすると、グラフ線のオン/オフができます。
※マウスをグラフの 〇 のところにあてると、値が確認できます。

グラフが表示されない場合はこちら。

H.264に関しては、RTX20xx以降のNVENCが最も画質ー容量比で優れているようで、そのあとに内蔵GPUのQSV、そしてGTX10xxのNVENCやArc A380のQSVと続く。

SandyBridge(i5 2410M)のQSVはやはり初代だけあって、多少画質ー容量比で劣っているのが確認できる。

VCE/VCNについては、Bフレームの採用で画質の向上したRDNA2(7950X iGPU)は、RDNA1(RX5500XT)やその前の世代のエンコーダよりかなり画質ー容量比が改善しているようだ。以前固定品質モードでは大きな差がなかったが、VBRモードで真価を発揮するということだろうか?

ただ、その大きく改善したRDNA2のエンコーダでさえ、SandyBridgeのQSVには画質ー容量比で追いつけていない。

SandyBridgeは、2011年発売で32nmプロセスだ。そのSandyBridgeのiGPUに、今年発売の6nmのZen4 iGPUが画質ー容量比で負けてしまうのは、なかなか悲しいものがある。

12/16に発売のRDNA3では、改善されることを期待したいが…

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bitrate-ssim
縦軸SSIMが高いほど画質がよく、横軸ビットレートが小さいほど圧縮できているので、左上にいればいるほど良いことになる。

※凡例の □ をクリックすると、グラフ線のオン/オフができます。
※マウスをグラフの 〇 のところにあてると、値が確認できます。

グラフが表示されない場合はこちら。

ssimでは、基本的にはvmafとそう大きくは変わらないが、細部では順序が入れかわっていたりする。

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bitrate-fps
今度は縦軸をエンコード速度(fps)にとったもの。

※凡例の □ をクリックすると、グラフ線のオン/オフができます。
※マウスをグラフの 〇 のところにあてると、値が確認できます。

グラフが表示されない場合はこちら。

Intel Arc GPUやRTX20xx以降のNVENCは高画質なうえに高速で、非常に素晴らしいできだと思う。

VCEも、RX550ではあまり速度が出ないものの、RX5500XTは健闘している。7950Xの内蔵GPUはやはり内蔵GPUだけに非力なのかもしれない。

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画質比較(HEVC)

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次にHEVCを見てみよう。
bitrate-vmaf

縦軸vmafが高いほど画質がよく、横軸ビットレートが小さいほど圧縮できているので、左上にいればいるほど良いことになる。

※凡例の □ をクリックすると、グラフ線のオン/オフができます。
※マウスをグラフの 〇 のところにあてると、値が確認できます。

グラフが表示されない場合はこちら。

HEVCでは、Arc A380が画質ー容量比で一番優れる結果となった。その後、i9 12900K内蔵GPU、RTX20xx以降のNVENCと続く。

IceLake以前(ここでは7700K)のHEVCはかなり微妙な結果だ。

H.264のときと同じく、RDNA2(7950X iGPU)は、RDNA1(RX5500XT)よりも画質ー容量比で特に低ビットレートよりで改善されていて、低ビットレート側では7700Kを上回ることができている。とはいえ、7700KのHEVCもあまりほめられたものではないのだが…。HEVCについても、RDNA3で改善されることを期待したい。

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bitrate-ssim
縦軸SSIMが高いほど画質がよく、横軸ビットレートが小さいほど圧縮できているので、左上にいればいるほど良いことになる。

※凡例の □ をクリックすると、グラフ線のオン/オフができます。
※マウスをグラフの 〇 のところにあてると、値が確認できます。

グラフが表示されない場合はこちら。

ssimでは、基本的にはvmafとそう大きくは変わらないが、細部では順序が入れかわっていたりする。

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bitrate-fps
今度は縦軸をエンコード速度(fps)にとったもの。

※凡例の □ をクリックすると、グラフ線のオン/オフができます。
※マウスをグラフの 〇 のところにあてると、値が確認できます。

グラフが表示されない場合はこちら。

VCEのエンコード速度が暴れてしまっているが、速度が出ればVBRモードではかなり速度が出るようだ。

Intel Arc GPUは高画質なうえに高速で、非常に素晴らしいできだと思う。

NVENCに関しては少しずつ高速化しているが、最高画質設定はなかなか重いようだ。

Intelの内蔵GPUのHEVCは高画質な代わりにかなり遅め。もちろん、これも設定次第ではあるのだが…。

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まとめ

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ということでなかなか大量のデータとなってしまい、見づらいかもしれないが、VBRモードで手持ちのGPUで画質比較を行った。

HWエンコードが少しずつ進化してきている様子も確認できたし、画質ー容量比で相対的にどのくらいの位置にいるのかわかって満足。

さて、そろそろRDNA3発売日となる(どういうわけか日本は12/16だが)。

GPU性能自体も楽しみではあるが、それはさまざまなレビューを見させていただくとして、AV1に対応するとされるRDNA3がどのようなエンコーダを搭載してくるのか、非常に楽しみだ。

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比較環境

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今回は昨日の環境にi5 2410Mの結果を追加した。

今回比較したQSV環境
Arc A380
i9 12900K iGPU
i7 7700K iGPU
i3 4170 iGPU
i5 2410M iGPU

エンコーダ
QSVEncC 7.23

入力動画2 (実写版)
sample_movie_1080p_new_short8.mp4 H.264 1920x1080 29.97fps 4550frame
AvisynthのLWLibavVideoSourceで読み込み (SWデコード)

使用コマンド
qsv H.264 (-u 1:quality, 4:normal)
--fallback-rc --la-depth 60 --la [x] -u [1,4] -c h264 --level 5.1
FF: [--fixed-func]

qsv HEVC (-u 1:quality, 4:normal)
--fallback-rc --la-depth 60 --la [x] -u [1,4] -c hevc --level 6 --max-bitrate 60000
10bit: [--profile main10 --output-depth 10]
FF: [--fixed-func]

qsv AV1 (-u 1:quality, 4:normal)
--fallback-rc --la-depth 60 --la [x] -u [1,4] -c av1 --max-bitrate 60000
10bit: [--output-depth 10]

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画質比較

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では早速、画質比較の結果を見てみる。

bitrate-vmaf
今回からvmafも追加。

縦軸vmafが高いほど画質がよく、横軸ビットレートが小さいほど圧縮できているので、左上にいればいるほど良いことになる。

※凡例の □ をクリックすると、グラフ線のオン/オフができます。
※マウスをグラフの 〇 のところにあてると、値が確認できます。

グラフが表示されない場合はこちら。

高ビットレート側でなぜか安定していないが、おおまかな傾向は見て取れる。

まずわかるのはやはりQSVの初代であるi5 2410M(SandyBridge)の結果はいまいちなこと。まあ初代だし仕方ないだろう。

H.264では、Haswell-Alderlakeではほとんど差がない。またArc A380のH.264はそれまでより画質-容量比が少しだけ悪化しているが、これはHaswell-Alderlakeの内蔵GPUでのエンコードで使用できた先行探索モード(--la)が使用できず、通常のVBRモード(--vbr)になってしまっているためだと思う。

HEVCはSkylakeで初めて対応。その後のKabylakeもかなり微妙で、H.264より微妙なのは固定品質モードのときと変わらない。

その後、IceLake以降は大きく飛躍し、一段上の画質-容量比となっている。Arc A380でもわずかだが改善が見られる。

Arc A380のAV1は、特に低ビットレート側で優秀で、HEVCとほぼ同等のようだ。

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bitrate-ssim
縦軸SSIMが高いほど画質がよく、横軸ビットレートが小さいほど圧縮できているので、左上にいればいるほど良いことになる。

※凡例の □ をクリックすると、グラフ線のオン/オフができます。
※マウスをグラフの 〇 のところにあてると、値が確認できます。

グラフが表示されない場合はこちら。

ssimでは、基本的にはvmafとそう大きくは変わらないが、細部では順序が入れかわっていたりする。

低ビットレートでのArc A380のAV1の優秀さが目立つだろうか。

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bitrate-fps
今度は縦軸をエンコード速度(fps)にとったもの。

※凡例の □ をクリックすると、グラフ線のオン/オフができます。
※マウスをグラフの 〇 のところにあてると、値が確認できます。

グラフが表示されない場合はこちら。

固定品質モードと同じく、Arc A380のエンコードは高速だ。

IceLake以降の内蔵GPUのHEVCはかなり画質-容量比が良い反面、最高画質設定なのもあってHWエンコードとしてはかなり遅い。

今回新たに追加したi5 2410Mの速度を見ると、かつてはQSVも遅かったことがわかる。段階的に改良を重ね、高速化してきている。

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まとめ

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というわけで、これまでのQSVの画質の状況を確認した。

Sandy Bridgeの発売は2011年1月。当時はx264もそれなりに重く、高速なHWエンコーダが内蔵GPUで使えるのに非常に驚いた記憶がある(画質は微妙だったが)

それからおよそ11年がたった。

QSVは段階的に高画質化・高速化し、AV1にも対応を果たした。

画質ー容量比はソフトウェアエンコードと比べれば当然いまひとつだし、画質ー容量比を重視すれば選択肢にならないのはいまも変わらない。しかし、ソフトウェアエンコードとの差は縮んできているし、その速度を考慮すれば、十分目を向けてみる価値のあるものになってきているのではないかと思う。

今度はVBRモードで他のエンコーダと比べてみるかも。

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ちなみに、RX5500XT(RDNA1)は、普通にMPEG2デコードに対応している。

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もちろん、昨今のCPUにとってMPEG2デコードはたいした負荷ではなく、動画再生支援が効かないからと言って、再生に問題が生じるようなことはないだろう。

ただ、tsを再生する際に、動画再生支援を効かせたいといった場合には、RDNA1やVega世代の載ったAPU、あるいはIntelのiGPU/dGPU、あるいはNVIDIAのGPUを使用する必要がありそう。(どうしても動画再生支援が必要という場面は考えづらいが)

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もともとRTX4080を導入したときには、オンボードLANが2.5GbEがあるし、まあそれでいいかと思っていた。

ところが、これがやたらと遅い。

Intel I225-Vはあまりよろしくないというのは聞いたことがあったが、さすがにここまで遅いとは思わなかった。ドライバの更新や設定の変更やら、いろいろ試したが、改善することができなかった。



ほかのPCのRTL8125のオンボードだとこんな感じ。まあ、2.5GbEというなら、このぐらいは出てほしいところだ。これと比べると I225-Vは2/3ぐらいしか出ていないことになる。

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仕方ないので、取り外した10GbE LANカード(ASUS XG-C100C)を無理やり活用することにした。

空きのスロットは、一番上しかないので、そこに取り付けるしかないが、問題はそこにはPCIeスロットがないこと。

まず適当にASUS XG-C100Cの足を反対向け(上下さかさま)に設置できるようにする。

もともとのブラケットを取り外し、使っていなかった1GbEx4のLANカードの適当なブラケットにひっくり返して180°反対向きに取り付けた。このブラケットにしたのは、穴が大きく空いていて、ねじ穴に合わせて自由に位置を調整できるため。

ブラケットは本来のものではないので、ブラケット側はすかすかだが、まあ気にしない。



これを一番上のスロットに取り付けるとこんな感じ。ASUS XG-C100CはPCIe3x4だが、とりあえずPCIe3x4の延長ケーブル(20cm, 10Gtek PCI Express 3.0 4X to 4X エクステンダーライザーケーブル)を接続した。

無理やり感がひどい(笑)。



次に、PCIeをどこかからか引っ張ってくる必要がある。

とはいっても空いているPCIeレーンはM.2しかないので、これを使うことにする。

以前は、M.2からPCIe3x4を引き出せるライザーケーブルを使用した。ただ、今回M.2は完全にGPU(RTX4080)の下に入ってしまう。ケーブルを折り曲げて、GPUの隙間から引き出せればよいが、硬くて取り回しが悪く、折り曲げるにもスペースが必要なので、今回は採用できなかった。

そこで今回使用したのはM.2からPCIe3x1を取り出すケーブル(GLOTRENDS M.2 エクステンションケーブル(長さ:60㎝) UEX108)。PCIe3x4でないと10GbEのフルスピードは出ないが、ここは妥協することにした。



このケーブルであれば、こんな感じで簡単に折り曲げて、マザーボードの隙間からケーブルを引き出すことができる。

上にのせるGPUとぶつかるかもなので、適当にテープで保護。



反対側はこんな感じ。ここにSATA電源とPCIe3x4を接続する。切れ込みなしなので、x4形状までしか接続できないので注意。(x16形状はさせない)



実際に接続したところ。



ちょっと配線の見た目が汚いが、なんとか10GbEカードを設置することができた。

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今回設置したASUS XG-C100Cでの速度はこんな感じ。10GbEのフルスピードなら1200MB/sぐらい出るが、PCIe3x1接続のため、そこまでは出ておらず、850MB/s前後になっている。

とはいえ、もともとのI225-Vと比べれば4倍以上出ていて、わりと満足。

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というわけで、M.2-PCIe変換ケーブルとPCIe延長ケーブルを使って、10GbE LANカードを無理やり設置できた。

安定性に難があるかと思ってダメもとで試してみたけど、とりあえず今のところ問題なく使用できているので、試したかいはあったと思う。

なにかの参考になれば…いやならないか…ならないですね。

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比較環境

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今回比較したQSV環境
Arc A380
i9 12900K iGPU
i7 7700K iGPU
i3 4170 iGPU

エンコーダ
QSVEncC 7.23

入力動画2 (実写版)
sample_movie_1080p_new_short8.mp4 H.264 1920x1080 29.97fps 4550frame
AvisynthのLWLibavVideoSourceで読み込み (SWデコード)

使用コマンド
qsv H.264 (-u 1:quality, 4:normal)
--icq [x] -u [1,4] -c h264 --level 5.1
FF: [--fixed-func]

qsv HEVC (-u 1:quality, 4:normal)
--icq [x] -u [1,4] -c hevc --level 6 --max-bitrate 60000
10bit: [--profile main10 --output-depth 10]
FF: [--fixed-func]

qsv AV1 (-u 1:quality, 4:normal)
--icq [x] -u [1,4] -c av1 --max-bitrate 60000
10bit: [--output-depth 10]

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画質比較

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では早速、画質比較の結果を見てみる。

bitrate-vmaf
今回からvmafも追加。

縦軸vmafが高いほど画質がよく、横軸ビットレートが小さいほど圧縮できているので、左上にいればいるほど良いことになる。

※凡例の □ をクリックすると、グラフ線のオン/オフができます。
※マウスをグラフの 〇 のところにあてると、値が確認できます。

グラフが表示されない場合はこちら。

画質(vmaf)ー容量比がやや悪い右下のグループと、その左上にいるグループに分かれる。

これは単純に対応コーデックの差で右下はH.264、左上はHEVC/AV1になっている。

H.264では、Haswell→Kabylakeで若干改善が見られる。その後、KabylakeとAlderlakeまでは同じ。Arc A380も多少の違いはあるものの、大きくは変わらない。

HEVCはSkylakeで初めて対応。その後のKabylakeもかなり微妙で、H.264より微妙な感じだが、IceLake(i5 1035G7)で大きく飛躍して大きく画質(vmaf)ー容量比が改善した。

そこからAlderlakeまでは変化がないが、Arc A380ではさらにもう一歩進化して、hwエンコードとしては非常に優れた画質(vmaf)ー容量比となっているだけでなく、あとから出てくるがエンコード速度もかなり高速で、総合的に素晴らしいエンコーダとなっている。

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bitrate-ssim
縦軸SSIMが高いほど画質がよく、横軸ビットレートが小さいほど圧縮できているので、左上にいればいるほど良いことになる。

※凡例の □ をクリックすると、グラフ線のオン/オフができます。
※マウスをグラフの 〇 のところにあてると、値が確認できます。

グラフが表示されない場合はこちら。

ssimでは、基本的にはvmafとそう大きくは変わらないが、細部では順序が入れかわっていたりする。

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bitrate-fps
今度は縦軸をエンコード速度(fps)にとったもの。

※凡例の □ をクリックすると、グラフ線のオン/オフができます。
※マウスをグラフの 〇 のところにあてると、値が確認できます。

グラフが表示されない場合はこちら。

まあ、内蔵GPUとArcを比べてはいけないのかもしれないが、コーデックを問わずArc GPUは圧倒的に高速。フルスピードを出すのがなかなか難しいぐらいだ。

IceLake以降の内蔵GPUのHEVCはかなり画質-容量比が良い反面、最高画質設定なのもあってHWエンコードとしてはかなり遅い。

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まとめ

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というわけで、これまでのQSVの画質の状況を確認した。

QSVが段階的に高画質化してきて、Arc GPUでは高速化も達成したのが確認できたと思う。

Arc GPUはGPUとしてはどうなのかというのはあるのかもしれないが、A380はもう一声ほしいとはいえ多少値下がってきているし、エンコード用として面白い。あえていうと、もっと小型なカードが作れるはずなのにわりと大きめのが多いのがもったいなく、なんならロープロとかほしいところではある。

本当は、A310も値段次第では面白そうと言いたいところだが、メモリが4GBなのが若干不安(A380は6GB)なのと、そもそもものが出てこない…。

A380搭載のGPUは今後のiGPUに搭載されていくというウワサ。内蔵GPUであれば低電力も達成できそうなので、今後のMeteorLake等も楽しみだ。

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