GPU 与 CPU 转码：哪一个能提供更好的流媒体性能？

在不断发展的直播和视频处理领域，有一个关键因素决定着直播的质量和效率——转码。无论您是在运行流媒体平台、直播活动还是提供视频点播 (VOD) 内容，选择正确的转码方法至关重要。

视频转码的两种主要选择是基于 CPU 的转码和基于 GPU 的转码。但哪种方法能提供更好的流媒体性能呢？在本文中我们将探讨它们的优缺点和实际应用，以帮助您根据流媒体需求做出最佳选择。

了解视频转码

在我们深入讨论 CPU 与 GPU 之争之前，先了解一下视频转码，以及为什么它对流媒体至关重要。

转码是将视频文件从一种格式转换为另一种格式的过程，以确保与不同的设备、网络条件和分辨率兼容。它包括三个关键步骤：

• 解码：从原始格式中提取原始视频数据。
• 处理：调整比特率、分辨率或压缩级别。
• 编码：以不同的格式或编解码器重新打包视频。

像 B站、爱奇艺、Netflix、YouTube等流媒体服务主要依靠转码来提供高质量的视频体验。下面让我们比较一下基于 CPU 和基于 GPU 的转码解决方案。

什么是 CPU 转码？

基于 CPU 的转码依靠计算机或服务器的中央处理器 (CPU) 来处理视频转换。多年来，它一直是传统方法，以其高精度、灵活性和卓越的输出质量而闻名。

CPU转码的优点

• 高质量输出：CPU 提供精确的逐帧处理，从而实现卓越的视频质量。
• 更好的兼容性：适用于多种编解码器和格式。
• 灵活性和定制性：支持二次编码和详细压缩设置等高级功能。
• 稳定性和可靠性：CPU 转码是一项成熟的技术，具有稳定的性能。

CPU 转码的缺点

• 处理速度慢：CPU 未针对并行处理进行优化，因此与 GPU 相比编码速度较慢。
• 高功耗：密集的工作负载可能会导致热节流和能源消耗增加。
• 可扩展性成本：随着需求的增长，增加基于 CPU 的转码系统可能会很昂贵。

什么是 GPU 转码？

基于 GPU 的转码利用图形处理单元 (GPU)来处理视频转换任务。与顺序处理数据的 CPU 不同，GPU专为并行处理而设计，这使得它们在处理某些工作负载（例如转码）时速度显著加快。

GPU转码的优点

• 闪电般的快速性能：GPU 同时处理多个视频帧，大大减少编码时间。
• 针对流媒体进行了优化：许多 GPU 都配有专用的视频编码/解码硬件，例如 NVIDIA NVENC 或 AMD VCE。
• 能源效率：与高端 CPU 相比，能够处理密集型工作负载，且不会消耗过多的电力。
• 可扩展性：可以同时使用多个 GPU 来提高大规模流媒体的转码能力。

GPU转码的缺点

• 视频质量较低：基于硬件的编码（如 NVENC）可能会因有损压缩而导致轻微的质量损失。
• 有限的编解码器支持：与 CPU 相比，某些 GPU 支持的视频格式较少。
• 硬件依赖性：需要兼容的 GPU，这可能会增加初始成本。

GPU 与 CPU 的转码性能比较

速度

GPU 转码速度比 CPU 转码快得多，因为它能够同时处理多个帧。这使其成为实时流媒体应用的理想选择。

质量

CPU 转码可提供更高的质量，尤其是在使用软件编码的情况下。GPU 虽然速度很快，但由于基于硬件的编码优化，可能会造成轻微的质量损失。

电源效率

对于转码任务来说，GPU 通常比 CPU 更节能，因为它们旨在更有效地处理视频处理。

可扩展性

GPU 和 CPU 转码均具有高度可扩展性。其优势在于，多个 GPU 可以在单个服务器中同时使用，从而提升处理能力，使其成为大型流媒体平台的首选方案。

成本考虑

虽然高端 CPU 价格不菲，但 GPU 转码需要强大的 GPU，这也可能成本不菲。总成本取决于具体用例和硬件要求。

实际应用

• 如果您优先考虑质量而不是速度并且需要高级编码设置，请使用 CPU。
• 在以下情况下使用 GPU：您需要高速处理，以及基于硬件的流媒体平台转码。

GPU 与 CPU 转码应该选择哪一个？

正确的选择取决于您的具体流媒体需求。并没有放之四海而皆准的答案。两者各有优势，适用于不同的应用。

许多现代流媒体解决方案都提供混合或者针对性转码方案，如 ZEGO实时音视频SDK在编码、解码及转码上会根据不同场景采用硬编或软编，同时利用 CPU 和 GPU 来最大限度地提高效率和质量。

常见问题 (FAQ)

1. GPU 转码总是比 CPU 转码快吗？

是的，在大多数情况下，由于 GPU 具备并行处理能力，其转码速度明显快于 CPU 转码。然而，在某些情况下，CPU 转码可能会提供更好的质量。

2. 可以同时使用 CPU 和 GPU 进行转码吗？

是的。许多先进的流媒体平台都支持混合转码，充分利用 CPU 和 GPU 来实现最佳性能。

3. 哪种 GPU 最适合视频转码？

带有NVENC 的 NVIDIA GPU （例如 RTX 30/40 系列或 Tesla 卡）和带有VCE的 AMD GPU是硬件加速转码的绝佳选择。

4. GPU转码会降低视频质量吗？

由于硬件编码优化，GPU 转码可能会带来轻微的质量损失，但对于流媒体目的而言，这种差异通常可以忽略不计。

5.CPU 转码比 GPU 转码贵吗？

虽然高端 CPU 价格不菲，但 GPU 转码需要强大的 GPU，这也可能成本不菲。总成本取决于您的具体用例和硬件要求。