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FPV Camera(RPI 3B+/Zero W+V2.1) | wfb_ng Release 23.01 | H264硬解测试

2023-05-16

@[TOC](FPV Camera(RPI 3B+/Zero W+V2.1) | wfb_ng Release 23.01 | H264硬解测试)

1. 源由

  1. RPI Zero W基于Release 23.01版本 720P @60FPS存在异常问题；
  2. RPI 3B+基于Release 23.01版本 720P @60FPS存在卡顿问题；

卡顿问题源自：Mobility Radeon HD 4530 @ubuntu20.04 显卡驱动不支持[GPU无法使用]
Intel® Core™2 Duo CPU T6570 @ 2.10GHz进行软解，CPU 100%占用

  1. 从wfb_ng软件项目角度：硬件上推荐RPI 3，不推荐RPI Zero W；
  2. 从树莓派硬件角度：RPI 3和RPI Zero W的GPU都是VideoCore IV；RPI 3 的CPU会比RPI Zero W更强；
  3. 之前CPU软解测试情况：

FPV Camera(RPI3+V2.1) | wfb_ng Release 23.01 | ubuntu20.04 gnome软解测试
FPV Camera(RPI3+V2.1) | wfb_ng Release 23.01 | Ubuntu 20.04 xfce软解测试

  1. 目前，手头没有Pi4 或者 装有更强CPU的电脑；

鉴于上述情况：当地面对720P @60FPS在进行H264软解时，100%占用率导致了卡顿的问题，如果采用GPU应该至少能够更好的提升性能。

2. 现状

  • RPI V2.1 Camera x 1
  • RPI Zero W x 1
  • RPI 3B+ x 1
  • Laptop (Mobility Radeon HD 4530 + Intel® Core™2 Duo CPU T6570 @ 2.10GHz) x 1
  • 1080P Display (HDMI) x 1

3. 计划

为了采用GPU来做H264解码，测试计划如下：

  1. FPV Camera(RPI 3B+V2.1) ==》 wfb_ng Release 23.01 ==》 RPI Zero W Mate Desktop ==》 1080P Display (HDMI)
  2. FPV Camera(RPI Zero W+V2.1) ==》 wfb_ng Release 23.01 ==》 RPI 3B+ Mate Desktop ==》 1080P Display (HDMI)

测试视频如下：

  • FPV Camera(RPI Zero W+V2.1) | wfb_ng Release 23.01 | RPI 3B+Mate Desktop Test
  • FPV Camera(RPI 3B+V2.1) | wfb_ng Release 23.01 | RPI Zero W | 720P Test

4. 分析

4.1 FPV Camera(RPI 3B+V2.1)==》RPI Zero W Mate Desktop

4.1.1 1280x720 720P 30FPS x 3张清晰延时，统计平均 173ms，最小172ms，最大173ms

CPU ~15%，MEM ~ 10%，无丢包，极少量FEC

  • 第一张：1103 - 930 = 173 ms

在这里插入图片描述

  • 第二张：702 - 530 = 172 ms

在这里插入图片描述

  • 第三张：944 - 771 = 173ms

在这里插入图片描述

4.1.2 1280x720 720P 45FPS x 3张清晰延时，统计平均 145ms，最小130ms，最大174ms

CPU ~20%，MEM ~ 10%，无丢包，极少量FEC

  • 第一张：1149 - 975 = 174 ms

在这里插入图片描述

  • 第二张：840 - 710 = 130 ms

在这里插入图片描述

  • 第三张：824 - 693 = 131 ms

在这里插入图片描述

4.1.3 1280x720 720P 60FPS x 3张清晰延时，统计平均 130ms，最小129ms，最大130ms

CPU ~40%，MEM ~ 10%，无丢包，极少量FEC

  • 第一张：323 - 193 = 130 ms

在这里插入图片描述

  • 第二张：461 - 331 = 130 ms
    在这里插入图片描述

  • 第三张：143 - 14 = 129 ms

在这里插入图片描述

4.2 FPV Camera(RPI Zero W+V2.1)==》RPI 3B+ Mate Desktop

4.2.1 1280x720 720P 45FPS x 3张清晰延时，统计平均 131ms，最小129ms，最大135ms

  • 第一张：708 - 573= 135ms

在这里插入图片描述

  • 第二张：583 - 452= 131ms

在这里插入图片描述

  • 第三张：273 - 144 = 129 ms

在这里插入图片描述

4.2.2 800x600 SVGA 60FPS x 3张清晰延时，统计平均 114ms，最小87ms，最大129ms

  • 第一张：1027 - 899 = 128 ms

在这里插入图片描述

  • 第二张：147 - 60= 87 ms

在这里插入图片描述

  • 第三张：1011 - 882 = 129 ms

在这里插入图片描述

4.2.3 640x480 VGA 60FPS x 3张清晰延时，统计平均 101ms，最小86ms，最大130ms

  • 第一张：551 - 464 = 87 ms

在这里插入图片描述

  • 第二张：933 - 847 = 86 ms

在这里插入图片描述

  • 第三张：1052 - 922 = 130 ms

在这里插入图片描述

4.2.4 480x320 HVGA 60FPS x 3张清晰延时，统计平均 101ms，最小86ms，最大130ms

  • 第一张：1033 - 947 = 86 ms

在这里插入图片描述

  • 第二张：636 - 548 = 88 ms

在这里插入图片描述

  • 第三张：804 - 674 = 130ms

在这里插入图片描述

4.3 视频延时测试结果

FPV Camera(RPI 3B+V2.1)==》RPI Zero W Mate Desktop

  • 1280x720 720P 30FPS x 3张清晰延时，统计平均 173ms，最小172ms，最大173ms
  • 1280x720 720P 45FPS x 3张清晰延时，统计平均 145ms，最小130ms，最大174ms
  • 1280x720 720P 60FPS x 3张清晰延时，统计平均 130ms，最小129ms，最大130ms

FPV Camera(RPI Zero W+V2.1)==》RPI 3B+ Mate Desktop

  • 1280x720 720P 45FPS x 3张清晰延时，统计平均 131ms，最小129ms，最大135ms
  • 800x600 SVGA 60FPS x 3张清晰延时，统计平均 114ms，最小87ms，最大129ms
  • 640x480 VGA 60FPS x 3张清晰延时，统计平均 101ms，最小86ms，最大130ms
  • 480x320 HVGA 60FPS x 3张清晰延时，统计平均 101ms，最小86ms，最大130ms

以上结果显示：

  1. GPU解码不如 Intel® Core™2 Duo CPU T6570 @ 2.10GHz软解，性能更好
  2. 分辨率调整，对GPU编解码影响不大
  3. FPS对视频延迟影响明显
  4. GPU的使用，能节省大量CPU资源
  5. 对比之前软解测试结果，decoding开销耗时明显，约有~40ms（甚至更多）

在这里插入图片描述

5. 参考资料

【1】FPV Camera(RPI3+V2.1) | wfb_ng Release 23.01 | ubuntu20.04 gnome软解测试
【2】FPV Camera(RPI3+V2.1) | wfb_ng Release 23.01 | Ubuntu 20.04 xfce软解测试
【3】wfb-ng Release 23.01镜像无头烧录&配置(2)
【4】wfb-ng Release 23.01镜像无头烧录&配置(1)
【5】wfb-ng 锁定WiFi接口
【6】Raspbian镜像无头烧录
【7】RaspberryPI models comparison
【8】模拟FPV-肥鲨HDO2+无牙仔2+熊猫VT5804ML1+Foxeer野火 时延测试

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