在IE11中利用硬件可以将JPG图像的解码和加载速度提高45%

Windows 8.1 上的 Internet Explorer 11 和 Windows 应用商店应用会将部分图像解码管道卸载到图形硬件，从而将图像加载的速度提高多达 45%，内存消耗量降低 40%，同时延长了电池使用时间。图像下载量通常占当前 Web 下载量的绝大部分。为了改善 JPG 图像加载性能，IE11 已经通过将解码过程的某些步骤直接移动到 GPU（在这里可以更快并且并行地进行解码过程）来简化 JPG 解码。

JPG 图像格式

图像下载占当今 Web 下载字节数的 61%，并且 47% 的图像请求是 JPG 图像。通过更高效地使用硬件来解码 JPG 图像，与以前的 IE 版本相比，IE11 可以将加载 JPG 图像的速度提高多达 45%，内存使用量减少 40%。 为了更好地理解这些性能改进，我们先来了解一下 JPG 图像通常是如何进行编码的。JPG 编码的第一步是将位图从 RGB 颜色空间转换为 YCbCr 颜色空间。 RGB 定义了三种色彩成分：红色、绿色和蓝色。如果我们将 Grand Tetons 图像分解成 RGB 颜色通道，您可以看到每个通道中的颜色高度细节表现。对于 RGB 颜色模型下的图像，IE 所需的内存量可以由图像宽度 x 图像高度 x 32 位计算得出。 Grand Tetons 图像，及其红色、蓝色和绿色成分 YCbCr（通常称为 YUV 颜色空间）按一个亮度 (Y) 和两个色度 (CbCr) 成分定义颜色空间。亮度成分表示颜色的亮度信息。色度成分包含颜色差异，其中 Cb 包含蓝色差异，Cr 包含红色差异。下图显示了同一张 Grand Tetons 图像分解为 Y、Cb 和 Cr 通道的情形。 Grand Tetons 图像，及其 Y、Cb、Cr 通道 编码过程的下一步骤就是利用称为色度抽样的有损压缩来压缩图像。色度通道可以被大幅压缩，因为相对于颜色或色度，人眼对图像的亮度更为敏感。例如，我们来看 Cb 和 Cr 通道，您可以看到相对于 Y 通道而言，右侧的这两个图片内包含的信息量非常少。抽样的级别通常由一个三部分之比（如 4:2:0）来表示。该比率的第一部分表示水平取样参考，后面的两部分表示在取样参考的第一行和第二行中的色度样本。色度通常按以下三个级别之一进行抽样：

• 4:4:4，色度数据将不会被抽样
• 4:2:2，其中色度数据将在水平方向缩减 2 倍，
• 4:2:0，其中色度数据将在水平方向和垂直方向各缩减 2 倍。

一个按 4:2:0 抽样的 YCbCr JPG 图像使用的内存量比原始 RGB 位图使用的内存量减少 62.5%！当今在 Web 上使用的大多数 JPG 图像已经处于 4:2:2 或 4:2:0 色度抽样模式。当使用“另存为网页格式”选项时，大多数图像处理工具会将图像自动抽样为 4:2:2 或 4:2:0。 图像一经被抽样，还会应用离散余弦变换、量化和 Huffman（霍夫曼）编码过程，以便获取最终的编码 JPG 图像。

在 IE11 中更有效地利用硬件

要解码 JPG 图像，您需要以相反的顺序运行上面的编码步骤。过去，IE 会通过直接在 CPU 上运行以下所有解码步骤，始终将 JPG 图像解码为 RGB 位图。在呈现时，IE 会将 RGB 位图复制到 GPU 以便呈现。 为了更有效地利用硬件，IE11 现在将 JPG 解码任务分解到 CPU 和 GPU 上执行。IE11 会在 CPU 上将 JPG 图像解码为色度抽样 YCbCr 颜色空间，不过，在绘制时在 GPU 上执行色度上抽样，从 YCbCr 转换为 RGB，这样速度就大大提高了，并且可以并行处理。此过程会释放 CPU 时间来执行其他操作，因为 CPU 是现代网站和应用的最常见瓶颈。除了解码时间得以改进以外，将小很多的 YCbCr 图像复制到 GPU 可以减少在 GPU 上复制和存储的内存量（有限的资源）。使用更少的 CPU 和内存还可以减少用电量，并且改善数据局部性。 下面的 CPU 图显示了在 Windows 8 的 IE10 上解码并绘制一个 Grand Tetons 图像 的 4:2:0 抽样 YCbCr JPG 版本所用的时间。图像解码用时 31.9ms，绘制图像的总时间为 81.5ms。 如果我们在 Windows 8.1 上的 IE11 上加载同一 JPG 图像，您可以看到解码时间现在仅需 17.9ms，比原来节省了 44%！绘制该图像的总时间现在为 57.5ms，速度提高了 30%。 因为现今 Web 上的大多数 JPG 图像都是 YCbCr 格式，使用 Windows 8.1 上的 IE11 将会自动体验到这些性能改进。我们建议开发者确保他们的 JPG 图像是以 4:2:2 或 4:2:0 色度抽样模式进行压缩，以便获得硬件加速 JPG 解码管道的最大性能优势。

总结

通过更有效地利用硬件以解码 JPG 图像，IE11 可以改善几乎所有您浏览的页面的性能，同时能够节省电量消耗，延长设备的电池使用时间。请安装 Windows 应用商店中的 Windows 8.1 Preview，试用 IE11。一如既往地欢迎您通过 IE11 的“发送反馈”工具或者在 Connect 上提供您的反馈。 Internet Explorer 项目经理 Jatinder Mann

标签:IE动态加载速度硬件加速IE11