通過 Citrix HDX 中的高級視頻編解碼器支持最大限度地提高用戶體驗

2023 June 26

圖形性能和帶寬優化始終是我們的關鍵領域。在過去幾年中，我們引入了許多優化和新功能，包括最近版本的 Citrix Virtual Apps and Desktops 2305 和適用於 Windows 的 Citrix Workspace App 2305 中的新視頻編解碼器。為什麼這些編解碼器很重要？讓我們來探索一下。

什麼是視頻編解碼器？

視頻編解碼器在“針對主動變化區域”中用於對運動圖像進行編碼，在 HDX 3D Pro 模式（“針對整個屏幕”）中用於對整個屏幕進行編碼。從歷史上看，我們從 XenDesktop 7.0 的發布開始使用 H.264 (AVC)，它支持軟件和硬件編碼和解碼。

H.264 是最常用的編解碼器之一，具有強大的硬件和軟件解碼支持。然而，隨著屏幕分辨率的提高和 HDR 等技術的引入，H.264 的局限性變得明顯。由於 H.264 創建於 2003 年，因此無法很好地應對這些變化。這導致我們在 2013 年引入了更現代的編解碼器 H.265 (HEVC)，我們在 XenDesktop 7.16 版本中添加了該編解碼器。

H.265以較低的帶寬為用戶提供相同的質量，改善了帶寬受限情況下的用戶體驗。但是，H.265 需要 GPU 進行編碼和解碼。在 CPU 上執行此操作是可能的，但它會影響整體性能並降低可擴展性。默認情況下，H.265 在適用於 Windows 的 Citrix Workspace 應用程序上未啟用，需要通過客戶端策略啟用。

介紹 AV1

快進到 2023 年。H.265 已經存在很多年了，隨著 8K 屏幕的引入，行業正在向更高的分辨率邁進。這意味著帶寬利用率的顯著增加。幸運的是，開放媒體聯盟 (AOMedia) 推出了一種更新的編解碼器 AV1，該聯盟包括 NVIDIA、Intel 和 Netflix。AV1 是 YouTube 使用的 VP9 的開源、免版稅繼承者。

作為我們不斷優化 HDX 堆棧以使用更少帶寬的努力的一部分，很明顯我們需要添加 AV1 支持。由於AV1需要硬件卸載來進行實時編碼和解碼，因此我們不得不等待GPU供應商為他們的產品添加硬件功能。當 NVIDIA 向我們發送了他們最新的 Ada Lovelace 一代 GPU 時，這種等待就結束了：他們的第一個支持AV1 編碼的GPU 架構。這使我們能夠在 CVAD 2305 版本中引入 AV1 支持作為技術預覽。GPU 安裝在我們的數據中心後，Muhammad Dawood 和我很快開始製作 AV1 支持原型，以檢查性能和帶寬利用率。 

我必須說，我們印象深刻！

如果我們將不同質量級別的帶寬利用率與 H.264 進行比較，我們可以看到 AV1 是明顯的贏家：

那麼，作為客戶，您能獲得什麼好處呢？首先，您將在相同的帶寬利用率下收到更高質量的圖像，並在較低的帶寬上收到更高的 FPS，因為與 H.264 / H.265 相比，AV1 每幀使用的帶寬較低。

AV1 的要求

如果您想啟用 AV1 並親自嘗試一下，需要滿足一些要求。

德國汽車工業協會

  • CVAD 2305
  • NVIDIA Ada Lovelace 或更新版本（例如 L4 / L40）
  • 支持的圖形模式：“用於主動更改區域”和“用於整個屏幕”


客戶

  • 適用於 Windows 2305 的 Citrix Workspace 應用程序
  • 支持AV1解碼的客戶端GPU：
    • NVIDIA Ampere 或更新版本
    • Intel 第 11 代 / Arc 或更新版本
    • AMD Radeon RX 6000 / Radeon Pro W6000 系列 (RDNA2) 或更新版本

啟用AV1

滿足這些要求後，請聯繫 Citrix 團隊以訪問技術預覽版。我們的目標是在正式發布後簡化此流程，敬請關注更多信息！

使用 H.265 4:4:4 提高無損性能

AV1 並不是我們為 2305 版本所做的唯一增強；我們還改進了“視覺無損”模式的性能。 

通常，我們使用 YUV 4:2:0 壓縮的視頻編解碼器來降低總體帶寬消耗。這對於我們的“主動更改區域”模式來說很好，該模式僅使用視頻編解碼器對運動圖像進行編碼，其餘部分則使用 JPEG/RLE。然而，在我們的 HDX3D Pro 模式“整個屏幕”中，整個屏幕都使用視頻編解碼器進行編碼，顏色壓縮會降低文本等高對比度細節，使它們變得模糊且難以閱讀。

從下圖中可以很容易地觀察到這種行為：

模糊文本並不是選擇我們無損模式的唯一原因。某些工作負載可能需要“像素完美”質量或準確的色彩顯示。為了允許 YUV 4:4:4 編碼，需要啟用兩個策略：

  • 視覺質量：設置為無損構建或始終無損
  • 允許視覺無損：設置為啟用


如果未啟用“允許視覺無損”，我們將切換到 ThinWire 無損編碼器。

在以前的版本中，我們會在此模式下使用 H.264 4:4:4 編碼，這對於 VDA 端來說很好，但我們找不到能夠在客戶端對其進行硬件解碼的 GPU。因此，我們依賴於軟件解碼，這對 CPU 利用率產生了重大影響。隨著 Citrix Workspace App 2305 的發布，我們引入了 H.265 4:4:4 支持，使我們能夠將解碼卸載到功能強大的客戶端 GPU，從而降低 CPU 利用率並顯著提高性能。
 

我們的內部測試表明，由於 H265 的卓越效率，與 H.264 4:4:4 相比，每秒幀數 (FPS)增加了 4 倍，每幀大小比 H.264 減少了2.5 倍。作為客戶，這意味著您將在相同的帶寬利用率下獲得更高的 FPS。您可能想知道，在獲得令人印象深刻的 AV1 結果之後，為什麼我們不添加 AV1 4:4:4 支持？未添加 AV1 4:4:4 支持，因為當前沒有可用的硬件編碼和解碼支持。
 

為了使用 H.265 4:4:4，對 VDA 和客戶端都有一些要求：

德國汽車工業協會

  • CVAD 2209 或更高版本
  • NVIDIA Pascal GPU 或更新版本
  • 政策：
    • 使用視頻編解碼器：“首選時使用”或“整個屏幕”
    • 優化 3D 圖形：“啟用”
    • 視覺質量：“無損構建”或“始終無損”
    • 允許視覺無損：“啟用”
    • 硬件編碼：“啟用”

客戶：

  • 適用於 Windows 2305 或更高版本的 Citrix Workspace 應用程序
  • 啟用 H.265 支持
  • 支持 H.265 4:4:4 解碼的客戶端 GPU：
    • NVIDIA 圖靈或更新版本
    • 英特爾第 10 代或更新版本
    • AMD：在撰寫本文時，AMD 不支持 H.265 4:4:4 解碼。

結論

通過最新的 CWA 和 VDA 版本，我們在視頻編解碼器支持方面取得了重大進展。AV1的加入支持最新一代編解碼器，進一步降低帶寬利用率。同時，H.265 4:4:4 可提供更高的性能（主要歸功於硬件加速解碼），並且為需要像素完美圖像的用戶提供更低的帶寬使用量。

文章來源 / Citrix Blog  Citrix Blog

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