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高清革命! G84/G86视频加速引擎测试

http://www.sina.com.cn 2007年04月24日 14:16  泡泡网
作者:

    定位主流!三位GeForce 8系列新成员报到
 
    在让亿万用户期盼了许久之后,NVIDIA终于在4月17日正式发布了旗下针对主流市场的G86、G84核心系列产品。此次发布的两款核心总共衍生出三款显卡,分别为:G84核心的GeForce 8600GTS、GeForce 8600GT以及G86核心的GeForce 8500GT。与之前发布的G80核心旗舰显卡GeForce 8800GTX和GeForce 8800GTS不同,GeForce 8600和8500系列更具价格上的优势,尤其是对于国内显卡市场来说,这个价位的产品才能让更多消费者体验到DX10游戏以及顶级高清的实惠享受。

    不说别的,大家先来看看这次到来的三位GeForce 8系列新成员的相貌究竟如何。

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◆ GeForce 8600GTS显卡(G84核心)

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◆ GeForce 8600GT显卡(G84核心)

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 ◆ GeForce 8500GT显卡(G86核心)

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    大家可以通过点击大图,仔仔细细的把它们看个够。接下来我们会探讨,这几款产品的问世,除了价格,究竟还能为我们带来些什么惊喜!

    成本下降带来实惠价格,强化高清更关键
 
    毫无意外,G84和G86的核心架构完全源于G80,采用了Direct X10的统一shader架构,其支持的Shader Model 4.0技术令游戏程序开发员有更大的发挥空间,。与G80相比,G84和G86核心通过精简处理单元的数量达到成本缩减的目的。在技术规格方面,最为关键的shader单元,即流处理器,G84缩减到了两组32个,G86缩减到了1组16个,与G80的8组(96至128个)相比有着巨大的减幅,当然3D性能也会有大幅下降。下面是G84与G86在规格规格设计上,与自己的前一代产品的详细对比表。

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    尽管你知道G84和G86核心的产品价格会比G80核心的产品大幅度下降,但看到3D性能也会相应下降,也许不免仍会觉得有些失望。那么我来告诉你,这次NVIDIA特别为G86/G84加入了连G80都没有的高级功能,也是它们不同于G80的最重要一点,那就是在高清视频加速方面的巨大进步。在价格大降的前提下,功能特性则是有减也有加,可见NVIDIA并不想让大家遗憾。下面,我们就来看看NVIDIA这次究竟干了些什么?
 
    为什么需要显卡实现高清视频硬件解码
 
    这次G86/G84核心集成了新的视频处理引擎,其中包括一个更新增强过的视频处理器(video processor,简称VP引擎),NVIDIA表示这个新VP引擎比原来G7X系列核心(即Geforce 7系列)的VP引擎有了性能上的进一步提升。另外,最最关键的,G86/84核心还集成了一个全新的BSP引擎(bitstream processor),专门用来处理H.264视频解码。

    请注意,这个BSP引擎正是更高规格的G80核心也没有的!根据我们之前的测试和分析,采用G80核心的Geforce 8800系列显卡的视频引擎仅和G7X系列核心的Geforce 7系列相同(高清解码加速方面)。下面我们来探讨一下,为什么G86/G84核心要加入BSP引擎。

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    HDDVD版的奥斯卡大热影片《通天塔》,对人物脸部细节的表现达到了极致,质感十足,但要想获得这样高品质的视觉享受,对硬件的档次要求可就不低了。

    高清视频播放是近期大家十分关注的一个话题,毕竟那些超清晰的视觉效果,很多人都无法抵挡其魔力。随着高清视频的发展,很多用户发现一些要求极高的高清视频竟然无法在电脑上流畅播放,即便是开启了显卡的硬件加速也是如此。不要说用单核处理器,就是双核处理器,如果应付一些高码率的1080P视频也是非常费力气的,尤其是那些采用H.264编码的视频。对此感兴趣的读者还可以参看我们之前的大型专题《让我们征服深蓝!顶级高清全面测试》和《HD-DVD遭遇破解 多平台实战高清播放》,了解一下上一代显卡的高清视频播放状况。

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    这是9款CPU独立解码播放HDDVD版《通天塔》的CPU占用率对比情况,单核CPU和低规格双核CPU已经出局

    俗话说“术业有专攻”,作为通用运算的CPU,在视频解码方面的优化有限,因此导致需要很高规格的处理器才能处理好那些高码率H.264视频的解码。

    新BSP引擎接管H.264视频解码关键阶段
 
    在上一代甚至上两代的NVIDIA显卡上,已经提供了高清视频的解码加速功能,支持的格式包括Mpeg2、VC-1、H.264等等,但是需要注意的是:Geforce 6系列和Geforce 7系列显卡,对于H.264编码的高清视频的硬件解码仅仅实现了部分功能,并没有承担全部的责任,大部分任务还是CPU进行运算。

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   我们曾测试了20款以上显卡开启硬件加速后,使用Athlon 64 X2 3800+播放HDDVD版《通天塔》时的CPU占用率情况,虽然占用率已经大幅下降,但这个档次的双核CPU的情况也不能算太乐观,毕竟还可能出现要求更高的视频。

    而在采用G86/G84核心的Geforce 8600/8500系列显卡上,显卡新的视频引擎已经可以实现几乎所有的H.264视频解码运算,极大的缓解了CPU的重负,其强大的性能,甚至可以满足那些拥有最高码率(比如40Mb/秒)的H.264编码视频的播放要求。

    我们上文反复提到了H.264编码,因为它在目前主流的高清编码格式Mpeg2、VC-1、H.264这三个之中,是最有发展前景的一种编码格式,目前它已经在HDDVD和蓝光DVD载体中越来越多的被应用。此外,H.264编码格式的硬件配置要求最高,远远高于Mpeg2和VC-1。

    下图很好的说明了G86/G84核心在这方面的进化过程。对比了:仅凭CPU进行视频解码的过程(第一行)、有Geforce 7系列显卡参与后的视频解码过程(第二行),以及在Geforce 8500(G86核心)显卡参与后的视频解码过程(第三行)。其中“蓝色方块”代表由CPU负责进行运算的部分,“绿色方块”代表由显卡负责运算的部分。

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『显卡视频加速功能的演化过程』

    图中每个流程的四个方块,基本就是H.264解码的四个最主要步骤,也是资源消耗的主要四个部分,其中又以第一步的“CAVLC/CABAC解码”最为消耗运算资源,这方面远高于其他三步(简单的说,CAVLC/CABAC是H.264编码规范中两种不同的算法,都是为了提高压缩比,其中CABAC比CAVLC压缩率更高,但解码时自然也要求更高)。

    如果像第一行那种情况,所有四个步骤全采用CPU纯软件解码运算,当碰上HDDVD版本的高码率H.264视频,CPU的负载会非常巨大,我们有专门的测试成绩供读者参考,可以看到,即便是2000元附近的双核处理器,CPU的占用率也会达到70~80%。虽然我们测试使用的HDDVD版本视频,已经是目前要求最高的视频之一,但随着时间的推移,今后出现更高要求的视频也是很有可能的,到时候CPU很可能会不堪重负。

    再到第二行的情况,在Geforce 7系列显卡上,虽然“CAVLC/CABAC解码”和“反向转换(Inverse Transformation)”仍然要CPU负责,但显卡已经可以承担“运动补偿”和“解码去块”功能(由VP引擎实现),因此在整体性能上提升了不少,CPU的负载大幅度下降(可以参照这里的成绩),即便是X2 3800+这款600块钱的CPU,占用率也能降低到50%左右。但这还并不是最终的目的。首先,如果使用单核处理器(很多现有用户就属于这种情况),依然无法很好的应付这类视频;其次,碰上编码率更高的视频,依然会给CPU造成很大的处理难度,导致视频播放的不确定性,可能消费者会遇到某些视频可以流畅播放,但是有些视频却丢帧的情况。

    显然,显卡加速之路的最后方向就是:承担全部的H.264视频解码和处理过程,让其解码运算可以基本不依赖CPU!如果能实现这一点,以后消费者就无需过分担心自己的处理器性能如何,不同的视频编码率导致的负载差距过大等等问题,只要插上一块能支持“H.264全解码”的显卡,就能无所顾忌的播放所有高清视频,相信这是我们都希望看到的。

    在图解第三行表示的Geforce 8500系列显卡上,我们就可以实现这一要求了,G86核心(G84核心同样)接过了H.264解码所有的主要运算过程,包括最繁重的“CAVLC/CABAC解码”和“反向转换(Inverse Transformation)”(这两步由BSP引擎完成),以及之前Geforce 7系列就能实现的“运动补偿”和“解码去块”(这两步由新改进的VP引擎完成)。

    共同期待Windows XP下的驱动早日支持
 
    到此为止,显卡的H.264视频加速能力已经发展到了比较完美的程度。其实换个角度讲,基于G86/G84核心的Geforce 8600/8500显卡,就是将一块专门的H.264视频解码芯片集成到了核心当中,有些像那些HDDVD播放机或蓝光DVD播放机的硬件构成了,区别只是,这部分功能以晶体管的形式和3D处理部分放在了一起。 

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『Geforce 7系列产品和Geforce 8600/8500的视频引擎区别』

    我们来看看GeForce 8600/8500集成的加强的VP引擎,它的功能是实现包括MPEG-2、VC-1、H.264编码视频的IDCT、MoComp和Deblocking功能。注意,它也是高清视频播放的重要部分,而且MPEG-2、VC-1的加速还需要它来实现。既然NVIDIA强调,G86/G84核心的VP引擎部分也得到了强化,那从理论上推断Geforce 8600/8500显卡进行VC-1编码视频的播放时,其加速效果也应该好于以往的Geforce 7系列显卡,但我们估计效果不会特别明显。

    请记住,新加入的BSP引擎部分专门针对H.264视频,主要为繁重的CABAC/CAVLC解码(CABAC/CAVLC reverse entropy decoding)服务。

    GeForce 8600和8500可以说真正实现了H.264高清视频的“硬件解码”。不过目前驱动支持仅限于Vista操作系统,NVIDIA表示,在Windows XP操作系统下的驱动支持要在今年6月份左右才能开启。目前仍希望坚守Windows XP的用户,我们估计还会非常多,那需要耐心的再等待一段时间了。

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    淘汰《深蓝》,4部顶级蓝光/HD-DVD影片集结
 
    现在我们开始进行实际测试!也就是大家可能最为关心的GeForce 8600/8500GT显卡对于H.264高清视频硬件加速的情况,尤其是那些处理器比较低档的朋友,会对此尤为感兴趣。

    在这部分测试的CPU选择上,我们经过考虑,最后选择了Athlon64 X2 3800+代表低价双核处理器出场,而Sempron 2800+则代表低价的单核处理器上阵。我们没有使用高档双核处理器的原因,可能你已经猜到了,因为不需要!而Sempron 2800+的出现,这在以前的类似测试中是不可想象的。

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    在我们这次的测试影片选择上,也进行了全面升级。从我们之前的相关测试,已经可以发现曾经大名鼎鼎的《深蓝》现在已经沦为中档需求,因此这次就淘汰了它。此次登场的影片共有4部,分别是:《007-皇家赌场》(蓝光DVD版)、《X-MEN 3》(蓝光DVD版)、《通天塔》(HDDVD版)和《冲出宁静号》(HDDVD版)。你会发现,全部是蓝光DVD版或HDDVD版的最顶级高清影片(正好各两部)。

    如果你对这方面比较熟悉,可能已经知道我们选择这些影片的含义。

    其中007-皇家赌场(蓝光DVD版)、X-MEN 3(蓝光DVD版)和通天塔(HDDVD版)都属于超高码率的H.264编码影片,可以说覆盖了目前公认要求最高的高清影片。以007-皇家赌场(蓝光DVD版)和X-MEN 3(蓝光DVD版)为例,它们很多片断的峰值视频编码率都达到了40Mb/秒以上(比如《007-皇家赌场》开头部分的洗手间打斗场景),绝对是目前蓝光DVD版影片中的佼佼者!而通天塔(HDDVD版)的峰值视频编码率(30Mb/秒以上)虽然比不上前两者,但实际对硬件的需求并没有因此降低,甚至更高,毕竟也不是一切以码率高低为绝对标准的,还要看不同影片的具体情况,它堪称目前HDDVD版影片中的魁首。最后的《冲出宁静号》(HDDVD版),采用的是VC-1编码,毕竟采用VC-1编码的HDDVD版影片也不少,所以我们选择它作为这类影片的代表。
 
    测试——WinDVD和PowerDVD各司其职
 
    ◆播放软件(蓝光DVD部分):WinDVD 8.08版——测试影片《X-MEN 3》、《007-皇家赌场》

    蓝光DVD版的高清影片我们采用WinDVD 8.08测试,目前WinDVD 8.08还属于测试版,正式版还需要一段时间才能问世,但不会太久了。下面是软件/硬件加速开启的设置画面。

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『蓝光DVD采用WinDVD 8.08版测试,硬件加速设置画面

    ◆播放软件(HDDVD部分):PowerDVD 7.2版——测试影片《通天塔》、《冲出宁静号》

    HDDVD版的高清影片我们改而采用PowerDVD 7.2版进行测试,因为发现WinDVD 8.08还是测试版的缘故,对我们的这两部影片播放不太正常。其实之前并没有资料提到PowerDVD 7.2在Vista下可以支持8600/8500的H.264视频硬件解码特性,不过经过我们测试,已经可以正常打开新的硬件解码特性,可说是一个惊喜。

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『HDDVD采用PowerDVD 7.2版测试,硬件加速设置画面』

    ◆CPU平均占用率记录软件:Windows自带工具

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『采用Windows自带的工具读取CPU的平均占用率』

    我们采用Windows自带的工具进行CPU占用率的统计,如上图,这个工具可以查看CPU的占用率曲线,而且有平均占用率(Average)统计。我们对每部影片,尽量选取编码率最高的高负载片断进行测试。
 
    测试——蓝光DVD版 007-皇家赌场| H.264 [X2 3800+]

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     ◆[蓝光DVD版]:《007-皇家赌场》,H.264编码,1080P

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    Athlon64 X2 3800+是一款播放高清视频性价比非常高的处理器,我们可以看到,纯CPU软件解码的CPU占用率超过80%,GeForce 7系列显卡和GeForce 8800系列显卡开启硬件加速后,CPU占用率都下降了很多,不过仍然在66%左右。但是GeForce 8600和8500系列呢……是不是让你瞠目结舌,没错,CPU占用率只有5%左右,CPU基本上处于空闲状态,这个CPU占用率数值可能也就相当于动动鼠标。 
 
    测试——蓝光DVD版 007皇家赌场| H.264 [闪龙2800+]

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    ◆[蓝光DVD版]:《007-皇家赌场》,H.264编码,1080P

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    处理器换到Sempron 2800+,这在之前的测试中是完全不考虑的,对于《007皇家赌场》这类蓝光DVD版电影,以前即便是开启显卡硬件加速,Sempron 2800+也完全无法应付。看看现在如何?GeForce 8600/8500系列显卡可以将CPU占用率控制在15%左右。其实看完前面的介绍文章,我们完全可以理解这个成绩,毕竟显卡的视频解码芯片已经完成了H.264视频解码的全部处理任务。
 
    测试——蓝光DVD版 007-皇家赌场| H.264 [大图欣赏]

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    测试——蓝光DVD版 X-MEN 3 | H.264 [X2 3800+]

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    ◆[蓝光DVD版]:《X-MEN 3》,H.264编码,1080P

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    同样采用Athlon64 X2 3800+处理器,GeForce 8600/8500显卡依然轻松应对这部影片的播放,CPU占用率几乎可以忽略不计,播放一直稳定在一个极低的水平。相比之前的显卡,H.264解码的能力提升非常明显。

    ◆[蓝光DVD版]:《X-MEN 3》,H.264编码,1080P

    同样采用Athlon64 X2 3800+处理器,GeForce 8600/8500显卡依然轻松应对这部影片的播放,CPU占用率几乎可以忽略不计,播放一直稳定在一个极低的水平。相比之前的显卡,H.264解码的能力提升非常明显。
 
    测试——蓝光DVD版 X-MEN 3 | H.264 [闪龙2800+]

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    ◆[蓝光DVD版]:《X-MEN 3》,H.264编码,1080P

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    处理器换成Sempron 2800+后,情况还是比较乐观的,之前对于Sempron这个档次的处理器来说,流畅播放H.264高清视频都是一个奢望,现在有了GeForce 8600/8500显卡后,Sempron 2800+处理器的平均占用率只有14%,太好了!
 
    测试——蓝光DVD版 X-MEN 3 | H.264 [大图欣赏]
 
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    测试——HDDVD版 通天塔 | H.264 [X2 3800+]

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    ◆[HDDVD版]:《通天塔》,H.264编码,1080P

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    不过多的叙述了,使用Athlon64 X2 3800+处理器,GeForce 8600/8500播放《通天塔》,CPU占用率仅为6%多一点,相比GeForce 7系列和GeForce 8800显卡的54%,有质的下降。

    测试——HDDVD版 通天塔 | H.264 [闪龙2800+]

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    ◆[HDDVD版]:《通天塔》,H.264编码,1080P

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    即使换成Sempron 2800+也是一样,配合GeForce 8600/8500,CPU占用率稳定在25%附近,视频非常流畅和稳定,你甚至还能用电脑去做很多别的事情,而在之前配合GeForce 8800或GeForce 7系列显卡,即便开启硬件加速,这部影片依然是无法流畅播放的。 
 
    测试——HDDVD版 通天塔 | H.264 [大图欣赏]
 
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    测试——HDDVD版 冲出宁静号 | VC-1 [X2 3800+]

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    ◆[HD DVD版]:《冲出宁静号》 ,VC-1编码,1080P

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    《冲出宁静号》同样是一款以HDDVD为载体的高清电影,不过它采用了VC-1编码格式,这也是本次测试的四部影片中,唯一一个采用VC-1编码。就像我们之前分析的,GeForce 8600/8500系列对于VC-1编码的革新不大,只是VP视频引擎进行了加强,所以成绩也提升有限。

    不过VC-1本身的硬件配置要求就较低,在Athlon64 X2 3800+支撑下,软件解码占用率能控制在51%,开启硬件加速后降低到28%左右,GeForce 8600/8500的性能更好一些,大概在26%左右,但是相对H.264编码的改进,VC-1编码的性能提升幅度很小。
 
    测试——HDDVD版 冲出宁静号 | VC-1 [闪龙2800+]

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    ◆[HD DVD版]:《冲出宁静号》,VC-1编码,1080P

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    处理器换到Sempron 2800+,情况变得不太乐观,当然,相比软件解码的无法流畅播放,硬件加速仍起到了很大的帮助作用。只是看到前面的H.264视频播放成绩,觉得对于GeForce 8600/8500显卡来说,VC-1解码现在显得相对要吃力的多,这和以前的情况截然相反了。当然,前提是你采用的是Sempron 2800+这种低档处理器,毕竟这款处理器目前售价仅240元。   
 
    测试——HDDVD版 冲出宁静号 | VC-1 [大图欣赏]

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    [不要怀疑自己的眼睛]:H.264影片CPU占用率截图
 
    也许有的读者会对于我们柱状图上的成绩感到十分的惊诧,下面我们就为大家带来三部H.264编码影片实际测试时候的截图(以下图片均可以点击放大)。

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『《007-皇家赌场》,测试片段是前面的黑白影片部分,尤其是洗手间打斗段落,编码率极高』

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『《X-MEN3》编码率同样很高,CPU占用率的波峰是影片载入的瞬间,随后一直维持极低的水平』

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『《通天塔》,我们在PowerDVD 7.2版下就成功开启了GeForce 8500GT的硬件解码』

    看了这些截图,足以证明GeForce 8600/8500这方面的优异表现,真的是太棒了! 
  
    [总结]:视频引擎进步巨大,为高清而生!
 
    ◆ 高清视频播放性能巨幅提升!

    除了3D特性方面,显然GeForce 8600/8500系列显卡在高清视频播放性能上的飞跃,才是最让我们感到震惊和欣慰的事情。目前高清视频播放已经成为最受关注的应用之一,而之所以受到如此大的关注,就是因为大部分用户现有的硬件配置无法流畅播放高码率的高清视频(尤其是H.264编码)。

    而NVIDIA显然及时看到了这一点,GeForce 8600/8500特意在硬件设计上对视频引擎进行了强化,不仅提升了VP的效能,关键是加入了专门的H.264解码引擎BSP,这个引擎基本承担了所有的H.264编码任务,这也是新的GeForce 8600/8500系列显卡在高清视频播放(主要是H.264)上获得性能飞跃的主要原因。让我们震惊的是,这个性能的提升是那么巨大,大到远远超出我们的预料。

    从测试成绩我们可以看到,所有的H.264高编码率视频在Athlon64 X2 3800+这样的双核处理器上,CPU的占用率都不到10%;即使换上以前想都不敢想的Sempron 2800+,CPU的占用率也只有20%,甚至更低的水平。从成绩上我们可以断言,今后即便有新的更高编码率的H.264编码影片(本次测试的H.264视频已经是目前最为顶级的),只要能搭配GeForce 8600/8500显卡,Sempron 2800+这样的处理器仍然足以应付。

高清革命!G84/G86视频加速引擎测试

『GeForce 8600/8500在H.264高清视频播放速度上有质的飞跃』

    前面的评论我们一直加上了“H.264”这个定语,因为GeForce 8600/8500新加入的BSP引擎主要实现H.264的完全硬件解码,原因是H.264编码格式将会是未来发展的主流,而且以往解码情况很不乐观。而对于播放VC-1编码的高清视频,GeForce 8600/8500显卡只能说性能稍有提升,这也是因为NVIDIA考虑到VC-1编码视频本身对系统的硬件要求并不算太高,比如本次测试的影片,在Sempron 2800+平台上开启硬件加速,已经可以达到流畅,所以NVIDIA才没有特意强化。

    总的来说,NVIDIA在GeForce 8600/8500中所作的一切,已经能让所有低档CPU的使用者从中获得好处,很可能暂时不需要升级了,足以让我们为之鼓掌!喝彩!

    ◆为最新款游戏而生

    经过这么多介绍和测试后,我们认为GeForce 8600/8500在高清方面的性能表现令人赞叹,可以说真正做到了让所有负担得起中端显卡的用户,都可以舒舒服服坐在家里看H.264编码的高清影片,再也不用为电脑的配置发愁。

    价格方面,根据我们向厂商了解的情况来看,目前GeForce 8500GT显卡的上市售价在800元左右,GeForce 8600GT显卡在1000元左右,GeForce 8600GTS显卡则在1600元左右。我们最为关注的是GeForce 8500GT和GeForce 8600GT,因为他们的价格更能让多数用户接受,而且随着GeForce 7系列逐渐退出市场以及更多GeForce 8600/8500产品的陆续上市,价格还可能拉向更低,非常值得期待。(根据我们了解到的消息,NVIDIA的中端显卡将很快从GeForce 7系列过度到GeForce 8系列)

高清革命!G84/G86视频加速引擎测试

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    这次NVIDIA依然采用了产品发布和同步上市的策略,在今天GeForce 8600系列和GeForce8500系列发布的同时,国内各大电脑卖场上的产品都已经摆在柜台上。这一点绝对能让最终用户更加欣喜,因为在看到我们的评测的同时,就可以根据自己的情况,在装机或升级时马上购买到GeForce 8系列显卡。如果你也感兴趣的话,明天就可以到市场上买到GeForce 8600和GeForce 8500系列显卡,而无需苦苦等待。

    用句总结性质的话:如果你喜欢看高清影片,即使是刚开始感兴趣,支持高清硬件解码的GeForce 8600和8500系列显卡也是极为值得推荐给你的!

    注:我们的这篇文章,主要对应GeForce 8600/8500系列的高清播放性能。如果你还关心它们的其他方面,比如游戏性能,可以参看我们针对GeForce 8600/8500系列的完全版测试:“散播高清福音!DX10普及使者震撼登场”

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