賽靈思：FPGA視頻加速，解決行業(yè)兩大痛點(diǎn)

2019年8月23日，賽靈思在京召開(kāi)媒體采訪會(huì)。會(huì)上，賽靈思視頻與圖像處理高級(jí)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Sean Gardner先生向大家介紹了公司關(guān)于視頻加速的相關(guān)方案。

賽靈思視頻與圖像處理高級(jí)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理 Sean Gardner

近幾年，視頻直播非常流行，從而出現(xiàn)了各大直播平臺(tái)和小視頻平臺(tái)。預(yù)計(jì)到2021年，全球視頻直播市場(chǎng)將會(huì)達(dá)到700億美金，并且增長(zhǎng)速度非?？?。在5G到來(lái)之后，視頻總量還會(huì)不斷增加，大部分的視頻是會(huì)以直播的形式出現(xiàn)。

數(shù)據(jù)中心企業(yè)的痛點(diǎn)

隨著視頻的快速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心企業(yè)的痛點(diǎn)主要有兩個(gè)，分別是資本開(kāi)支和運(yùn)營(yíng)開(kāi)支。

·資本開(kāi)支：CAPEX，指公司在平時(shí)需要進(jìn)行一些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的相關(guān)開(kāi)支和費(fèi)用，比如像硬件、基礎(chǔ)設(shè)施等等都是屬于CAPEX。

·運(yùn)營(yíng)開(kāi)支：OPEX，指平時(shí)日常運(yùn)營(yíng)公司所需要的費(fèi)用和開(kāi)支。

現(xiàn)在，服務(wù)器、硬件以及基礎(chǔ)設(shè)施的體量越來(lái)越大，所需的資本開(kāi)支越來(lái)越多。再加上內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)成本的占比越來(lái)越高，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)開(kāi)支也在不斷增加。

具體來(lái)說(shuō)，企業(yè)的痛點(diǎn)體現(xiàn)在三個(gè)地方：

●視頻直播需要更多資源

視頻文件分為兩類(lèi)，一類(lèi)是基于文件的，另外一類(lèi)是直播。前者準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，需要的資源少。后者是實(shí)時(shí)性的，準(zhǔn)備時(shí)間非常短，需要占用大量的資源。以NETFLIX和Twitch兩個(gè)網(wǎng)站為例。NETFLIX就是以文件為基礎(chǔ)的視頻播放網(wǎng)絡(luò)，它可能在每小時(shí)當(dāng)中處理文件的數(shù)量比較少，需要的資源也比較少。而Twitch是一個(gè)游戲視頻直播網(wǎng)站，在每小時(shí)內(nèi)可能有10萬(wàn)個(gè)文件需要同時(shí)處理，需要大量的資源。

網(wǎng)站NETFLIX與twitch的logo（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）

●管理和控制帶寬

視頻總量在不斷增長(zhǎng)的同時(shí)，清晰度也在不斷提高。在十年前，大多數(shù)人的電視清晰度差不多是480P，有些人可以達(dá)到720P。但是，最近華為發(fā)布的5G智慧屏電視，清晰度達(dá)到了8K，也就是說(shuō)在同樣時(shí)間內(nèi)要處理的像素增加了96倍。大量待處理的像素，不斷增加的視頻總量，導(dǎo)致需要更多的帶寬。每年各大視頻直播平臺(tái)都在帶寬上投入了大量的金錢(qián)。

解決的辦法只有一個(gè)：視頻壓縮。視頻壓縮可以控制和管理帶寬，節(jié)省企業(yè)在帶寬方面的運(yùn)營(yíng)支出。對(duì)視頻進(jìn)行壓縮需要利用算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著清晰度的提高，算法也日益復(fù)雜。尤其是在5G部署后，需要新的算法來(lái)控制帶寬。

●80/20法則

每個(gè)視頻平臺(tái)都有幾百萬(wàn)、幾千萬(wàn)個(gè)視頻文件，而平臺(tái)的流量基本上都是由幾個(gè)最受歡迎的頻道提供的。如果一個(gè)頻道非常受歡迎，它就會(huì)產(chǎn)生流量，進(jìn)而增加了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)開(kāi)支。同時(shí)，平臺(tái)上有幾百萬(wàn)個(gè)不同的頻道，這些頻道的日常維護(hù)是企業(yè)的資本開(kāi)支。如何能使每個(gè)頻道的成本降到最低，且流量中每比特的成本也降到最低，是企業(yè)需要解決的問(wèn)題。

80/20法則（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）

有一個(gè)非常有名的原則叫“80/20法則”。其意思是：20%的播放造成了平臺(tái)上80%的比特，也就是它的流量，因?yàn)榭此娜撕芏啵皇Ｏ?0%的頻道播放只占到這個(gè)平臺(tái)上20%的流量。以頻道Safe City為例，雖然旗下還有很多子頻道，但是沒(méi)有多少人觀看，在資本開(kāi)支上就有很大負(fù)擔(dān)。而像電競(jìng)體育競(jìng)賽類(lèi)直播就有很多人觀看，給平臺(tái)運(yùn)營(yíng)開(kāi)支帶來(lái)了很大的壓力。如何在資本開(kāi)支和運(yùn)營(yíng)開(kāi)支間取得一個(gè)平衡十分重要。

雙管齊下，解決痛點(diǎn)

1．DCG視頻軟IP策略：高質(zhì)量/低比特率策略

此方案是幫助企業(yè)管理運(yùn)營(yíng)開(kāi)支，即管理帶寬，重點(diǎn)關(guān)注每比特的成本。

在處理視頻的時(shí)候，必須要權(quán)衡壓縮效率和處理速度。因?yàn)閴嚎s效率越高，視頻的處理速度越慢?，F(xiàn)在很多企業(yè)出于希望處理速度快的目的，而被迫放棄視頻的壓縮效率。

然而，賽靈思的HEVC算法可以兼顧壓縮效率和處理速度。在同壓縮效率下，賽靈思的產(chǎn)品比其他傳統(tǒng)產(chǎn)品的處理速度要快很多。與Libvpx、X265、X264相比，賽靈思的產(chǎn)品處理速度分別是其他三種的12倍、12倍和20倍。

“速度快是非常重要的，同時(shí)壓縮的效率也非常重要”Sean Gardner說(shuō)道。

在比較壓縮效率的時(shí)候，通常會(huì)以壓縮的失真程度來(lái)評(píng)判效率的高低。與英偉達(dá)的產(chǎn)品相比，在同一峰值信噪比下，賽靈思的產(chǎn)品用的到比特只是英偉達(dá)的40%。也就是說(shuō)，如果使用英偉達(dá)的產(chǎn)品，視頻的播放/直播必須在4M的速度；而如果使用賽靈思的產(chǎn)品，只需2.8M。假設(shè)去年一視頻平臺(tái)花在帶寬上的費(fèi)用是2500萬(wàn)美金，通過(guò)使用賽靈思的產(chǎn)品，每年可省下2100萬(wàn)美金的帶寬成本費(fèi)用。

賽靈思(左)與英偉達(dá)(右)的產(chǎn)品效果對(duì)比

值得一提的是，此產(chǎn)品是基于FPGA的，是可編程的。賽靈思有著豐富的解決方案，能夠支持不同芯片的密度要求。使用者不需要成為FPGA專(zhuān)家，只需輸入指令即可。

2．Zynq UltraScale+ EV戰(zhàn)略：高密度

此方案是幫助企業(yè)管理資本開(kāi)支，重點(diǎn)關(guān)注每頻道的成本，密度越高越好。

Aupera是賽靈思的合作伙伴之一。該公司有三層高密度機(jī)架，上面一共放了48個(gè)Zynq MPSOC。這三層高密度機(jī)架替代了30個(gè)服務(wù)器，機(jī)架當(dāng)中可容納384個(gè)頻道，總耗能僅為750瓦。由此可見(jiàn)，此方案不止實(shí)現(xiàn)了成本的最優(yōu)化，也實(shí)現(xiàn)了密度和能耗的最優(yōu)化。

賽靈思(左)與intel(右)的產(chǎn)品效果對(duì)比

還有，通過(guò)Zynq產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)不同程度的延時(shí)。對(duì)于很多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，低延時(shí)非常重要。賽靈思的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)超低延時(shí)、中等延時(shí)、高質(zhì)量低比特率。

結(jié)語(yǔ)

賽靈思除了和加速卡片制造商合作之外，還和惠普、戴爾等公司進(jìn)行服務(wù)器方面的合作。在公共云方面，賽靈思也與亞馬遜、華為、百度、阿里巴等公司有合作。

賽靈思為數(shù)據(jù)中心企業(yè)提供了一個(gè)雙管齊下的解決方案，一方面減少運(yùn)營(yíng)開(kāi)支，另一方面減少資本開(kāi)支。賽靈思可以幫助企業(yè)大量減少他們的服務(wù)器數(shù)量，因?yàn)橘愳`思的產(chǎn)品可以提高密度。另外，賽靈思也可以幫助企業(yè)管理帶寬，大量減少企業(yè)的運(yùn)營(yíng)開(kāi)支。這樣一個(gè)雙管齊下的方案可以幫助企業(yè)節(jié)省更多的資源。