2018最新4K Ultra HD/UHD视频剪辑/特效合成/调色图形工作站硬件配置
引子
4K视频时代，影视后期制作的各个环节（如视频剪辑、特效合成、视频调色、视频输出等），要求计算处理设备具备海量存储、多层视频并发读写、多层实时预览视频计算、超高速计算的视频渲染输出能力，常规图形工作站的硬件配置不借助其他手段几乎不能胜任，目前解决办法通过压缩方式或软件方式大幅降低各个环节计算规模实现，另外各类专业后期软件厂家发展和升级换代，不断推出优秀算法和最新硬件架构、高效优化手段，达到4K编辑需求，这样4K后期制作流畅稳定的才成为可能。
（一）4K视频编辑硬件配置要求分析
1.1. 4K视频数据容量与硬件配置
摄像机 | 编码 | 分辨率p | 帧速率fps | 容量/分钟 | 容量GB/小时 | 10小时素材GB | (10小时数据，再加上2份备份) |
BMPCC 4K | ProRes（HQ） | 2160 | 24 | 5.3GB | 318GB | 3.18TB | 10.54TB |
BMPC 4K | ProRes（HQ） | 4K UHD | 24 | 5.3GB | 318GB | 3.18TB | 10.54TB |
GH4 | H.264 | 4K DCI | 24 | 712MB | 42GB | 4.2TB | 12.6TB |
BMPC 4K | RAW | 2160 | 24 | 12.36GB | 741.6GB | 7.4TB | 22.20 TB |
上述表可以看出，4K视频后期不仅需要很大的存储，为了在最短时间内把视频导入、导出，还需要高速的I/O接口。
1.2. 4K视频码流与硬件配置
从上述表中数据看，如果是无压缩，存储系统的I/O带宽压力巨大；如果是经过压缩的视频，I/0带宽虽然大幅降低，但是解码编码计算量却大幅提升；在多层同步实时编辑时，I/O带宽压力又要增大；因此工作站存储系统只有I/O带宽足够高，后期创作过程才能流畅。
1.3. 从视频剪辑各个环节分析看计算要求
对视频解码、多层剪辑、实时预览、视频渲染输出、压缩，每个环节的都是密集型计算与处理，涉及到CPU计算、硬盘读写和架构，普通工作站的架构已经无法满足。
上述表格仅仅是高清，12核的测试数据，如果是4K，理论对应核数满足应用需求，核数应该提升到48核以上或足够核数的新一代intel CPU处理器（AMD处理器几乎不用考虑了）。
为了解决多层视频码流并行计算，通常是采用高压缩编码方式，大幅降低视频I/O带宽和解码、编码的计算量，传统模式是CPU多核计算架构，少量GPU计算能力（主要在渲染上）帮助提升解码、编码、渲染等计算能力。
视频剪辑计算瓶颈分析
NO | 关键阶段 | 主要操作及计算 |
1 | 剪辑交互过程的视频实时调入 | 多路视频同步调入，涉及到硬盘io带宽、视频解码计算，保证在剪辑交互模式下的视频剪辑流畅不丢帧，不卡 |
2 | 实时预览 | 对多码流实时渲染计算，通常剪辑软件有两种模式：CPU模式，CPU+GPU协同计算模式 |
3 | 最终渲染（输出） | 多层视频合成计算、码流编码计算、码流压缩计算，以CPU计算模式为主，部分软件在合成过程支持GPU加速计算模式 |
（二）4K影视后期软件系统配置要求
2.1. 4K的剪辑软件硬件配置要求
目前支持4K剪辑软件(最新版本)：Adobe Premierer CC、Avid Media Composer、Edius Pro、Sony Vegas pro
备注：苹果的Final Cut Pro X剪辑软件,因不支持windows或linux环境，不在讨论之列
关键项 |
Premiere CC |
Avid Media Composer | Edius Pro | Vegas Pro |
视频格式 |
无压缩 压缩(支持多种编码格式) |
压缩 DNxHR编码为主 |
压缩 自带编码器
| 压缩 |
视频解码、编码 |
多核（无限制）
| 12~48核 |
最低8核 支持intel内置 GPU加速 | 最低8核 |
内存 | 最小16GB | 最小16GB | 最小8GB | 最小8GB |
实时预览 | 多核CPU+GPU | 多核CPU | 多核CPU | 多核CPU+GPU |
最终输出（渲染） |
多核CPU+GPU 支持OptiX光影跟踪加速技术 | 多核CPU | 多核CPU | 支持OpenGL加速：视频处理，渲染，特效，转码，合成，编码 |
系统盘 | OS，软件 | SSD | SSD | SSD |
缓存盘 | 需要 |
|
|
|
高速阵列 | 需要 | 需要 | 需要 | 需要 |
Io卡 | AJA，Decklink，蓝鱼 | |||
网口 | 无要求 | 万兆 | 无要求 | 无要求 |
2.2. 4K的特效合成软件的硬件配置要求
电脑特效是用数学模型重构整个世界的过程，属于图形实时生成计算，所以三维模型物理计算规模大。
典型特效合成软件： Adobe After Effects (AE)、Nuke、Fusion 7Studio、Flame
特效合成最密集计算是实时渲染(预览)部分，实时预览物理模型就是借助高频多核CPU完成，逼真三维图形靠图卡为主。
以下是主要配置特点
关键项 |
Adobe Afer Effects (简称：AE) | Nuke | Fusion 7 Studio | Flame |
OS环境 | Windows | Windows | Windows | Linux |
实时预览 | 多核高频CPU，支持GPU加速 | 多核高频CPU，16核以上 | 多核高频CPU | 多核高频CPU |
最终渲染(输出) |
本地， 支持GPU加速 可选CPU渲染农场 |
本地，
|
网络 CPU架构渲染农场 |
本地
|
内存 |
核数：内存容量比例1:3 例如：10核-30GB | 最低32GB |
|
|
缓存盘 | SSD，RAID | 高速SSD |
|
|
Io卡 | AJA，Decklink，蓝鱼 |
|
|
|
2.3. 4K视频调色软件的硬件配置要求
目前主要视频调色软件：Adobe Speed Grade、Devinci Resolve
主要借助Nvidia CUDA架构的多GPU超算加速，单精度性能不错的卡就可以。
（三）UltraLAB 4K超高清影视后期解决方案
3.1. 与常规图形工作站在4K视频编辑关键项对比
针对4K视频后期的多个视频码流的持续编码、解码、多个并发高I/O、多层实时预览、密集计算的渲染输出，我们推出了基于图灵图形/计算工作站的配置方案
NO | 关键硬件 |
图灵图形工作站 UltraLAB GXP系列 | 传统图形工作站 |
1 | 高速存储系统 | ||
1.1 | 硬盘盘位 | 24个3.5”盘位 | 4个3.5”盘位 |
1.2 | 最大存储容量 | 176TB | 28TB |
1.3 | 通道数 | 最大3个通道 | 最大1个通道 |
1.4 | 读写带宽 |
最大带宽3x1.4GB/s或双2.36GB/s 满足多路4K视频并发读写 |
最高带宽600MB/s， 多层视频编辑，带宽不够 如果换SSD带宽满足要求，但容量不够，成本太高 |
2 | 多核CPU |
自动超频加速，最大核数36核 （比常规提升18%~50%，解码编码渲染密集计算最佳选择） | 常规频率 |
3 | PCIE扩展 | 7个Pcie 16X | 3个Pcie 16x |
3.2. 基于4K视频后期配置推荐方案
2018年硬件配置方案（最新）
NO | 关键项 | 方案1 | 方案2 | 方案3 | 方案4 | |
| 型号 | GX490 14732-M528TC |
GX490M 14364-M536TD | GX620M 22764-M560TD | GX620M 230128-MA88TE | |
| 性能等级 | Good | Better | Best | Max | |
1 | CPU |
Intel处理器 8核4.7GHz |
Intel至尊处理器 18核4.3GHz |
2*Xeon Gold6150 36核2.7Ghz |
2*Xeon Gold6154 36核3.0Ghz | |
2 | 内存 | 32GB DDR4 | 64GB DDR4 2666 | 64GB DDR4 2666 | 128GB DDR4 2666 | |
3 | 图卡 | Quadro P4000 8GB | Quadro P5000 16GB | Quadro P5000 16GB | Quadro P6000 24GB | |
4 | 系统盘 | 512GB M.2 Pcie 4x接口， 读3.5GB/s,写3.1GB/s | ||||
5 | 数据盘及连续读写带宽 |
28TB 单通道 1.5GB/s |
36TB 单通道 1.935GB/s |
60TB 单通道 3.22GB/s |
88TB 双通道 双2.36GB/s | |
6 | 平台 | 单塔(1500w,8盘位) | 双单塔,(1600w,20盘位) | |||
7 | 扩展槽 | 7*Pcie 16x | ||||
8 | 输入输出出口 |
双千兆以太, 可选万兆以太 2*USB3.1, 2*USB3.0,2*USB2.0, 8声道 | ||||
9 | 非编卡 | Decklink 4K Extreme | ||||
10 | 显示器 | 24寸高清,27”4K超高清 | ||||
11 | 报价 | ￥87500元 | ￥139990元 | ￥189000元 | ￥265000元 | |
备注：以上价格仅供参考
3.3. 推荐方案的4K视频剪辑能力汇总
NO | 关键指标 | 方案1 | 方案2 | 方案3 | 方案4 |
1 | 支持4K视频同步编辑层数 | ||||
1.1 | 无压缩 |
1层 (8位4K UHD视频) |
1层 (10位4K UHD视频) |
1层 (12位4K UHD视频) |
2层 (12位4K UHD视频) |
1.2 | 4K UHD压缩视频(12位) | 3层 | 4层 | 6层 | 10层 |
1.3 | 4K UHD压缩视频(10位) | 6层 | 7层 | 10层 | 15层 |
2 | 4K实时预览(实时渲染)并发层数 | 5层 | 7层 | 9层 | 12层 |
3 | 最终渲染计算性能等级 | ★★★ | ★★★★ | ★★★★★ | ★★★★★★ |
图灵图形工作站配置特点
优势1：CPU超频加速、多GPU超算
在编码、解码、压缩视频计算、实时预览、渲染输出，提供了CPU+GPU超级计算能力
优势2：多通道高I/O海量并行存储架构
满足多路高I/O视频并发读写需求，这是传统工作站所无法做到
写到这，很多人不一定认同，因为市场上使用广泛的苹果的机器，不是非常优秀吗？！大家选择的最重要原因是其编辑软件FCP X非常棒，但是其硬件平台的局限性，核数最多18核（频率低）、双GPU卡计算虽然很强（实际主要是渲染处理方面），另外存储容量和带宽明显不够高，多层4K编辑时其硬件处理能力明显不够。
4K视频剪辑需要一个非常均衡高速硬件架构（高频多核CPU+多GPU+高I/O+海量存储），从这个角度，图灵计算工作站堪称完整、强大，无论你是做多路4K视频剪辑、还是特效合成、还是视频调色、还是需要一个高速存储中心，在4K电影、电视节目、专题宣传片、纪录片，演播室制作、新闻精编、高质量后期编辑，其强大计算、存储、数据输入输出能力都做到极致，完美保证硬件最苛刻要求。
均衡、高效、高速、静音是图灵图形工作站的最大展现,是目前市场上唯一能做到4K视频影视后期的完美图形工作站机型。
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