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デスクランブラのテスト

先日、作った(2018年 6月 1日の日記参照)ISDB というか ARIB のデスクランブラの続きです。

DVB API で制御可能なチューナー(私は PT2 で確認しています)を使っている方であれば、下記のようにチューニング(コードは GitHub にあります)できます。チューニングに成功して放送が受信されると、/dev/dvb/adapter0/dvr0 からスクランブルの掛かった MPEG2-TS が出力されます。

PT2 のチューニングのテスト
例: BS プレミアム(衛星はアダプタ 0 か 2、地デジはアダプタ 1 か 3 を使います)

$ ./sample_dvb 0 S BS 3 0x4031
...

ごちゃごちゃ出るのが邪魔くさければ、

$ ./sample_dvb 0 S BS 3 0x4031 > /dev/null

スマートカードリーダーを PC に接続し、B-CAS カードをリーダーに挿入した上で、下記のようにデスクランブル(コードは GitHub にあります)できます。デスクランブルした MPEG2-TS は UDP で送るか、ファイルに保存できます。

デスクランブルのテスト
例: 自分自身に UDP で送る

$ ./arib_descramble /dev/dvb/adapter0/dvr0 localhost 1234
...

VLC を起動し、udp://@:1234 を再生すると、受信中の放送が映るはずです。

改良

自身の規格理解のためもあって、かなり手抜き実装していて、異常に重いため、いくつか改良してみました。まずプロファイラで見てみると、MULTI2 復号と、どこかにある無駄なコピーに、時間がかかっているようです。

MULTI2 復号の高速化には SSE2 を使ってみました。MULTI2 の復号は 8バイトずつですが、SSE2 を活用するには 32バイトの方が都合が良いです。ですので 4単位まとめて(4 x 8バイト = 32バイト = 128bit = SSE2 のレジスタ幅)処理して、残った 32バイトに満たないデータは従来どおり 8バイトずつ処理します。

残念ながら、結果から言うとあまり最適化が効きませんでした。SIMD で高速化できないロード/ストアの割合が高いのか、計算が占める割合が低いのか、いまいちわからなかったのですが、あまり高速化できませんでした。CPU 利用率でいうと 12% が 11% になるか、ならないか…程度です。

無駄なコピーは 2箇所見つけたのでガッツリ消しました。これは効果があったようで、CPU 利用率でいうと 11% が 10% くらいまで削減できました。

無駄なコピーはもう 1つありましたが、単純に消すわけにいかなくてやや難しそうだったので、また今度にします。

ARM でも実行してみた

PC だと、CPU 利用率 10% 程度だったので、最近のマルチコア CPU なら割と余裕の負荷です。ではショボい CPU で実行するとどうなるか、試してみました。

手持ちの Raspberry Pi 3(ARM Cortex A53 x 4/1.4GHz)で実行してみたところ、CPU 利用率 25〜27% 程度でした。動かないかもしれないと思っていたので、正直意外でした。かなり健闘していると思います。

ARM には NEON という SIMD 命令がありますが、NEON を使った復号の高速化にはまだ手を出していません。今度やってみますが、SSE2 の結果を見た限りでは、絶大な効果は見込めないでしょう。きっと。

[編集者: すずき]
[更新: 2018年 7月 5日 00:44]
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コメント一覧

  • すずき 
    NEON にも対応してみましたが、やはり MULTI2 の復号はボトルネックではないらしく、CPU 負荷はほとんど変わりませんでした……。 
    (2018年07月11日 21:26:36)
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