近兩年的社交應(yīng)用中，短視頻、直播類(lèi)應(yīng)用出現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng)，除了年輕人對(duì)各類(lèi)視頻、直播app的追捧，線上教育類(lèi)app也是層出不窮。視頻和圖像數(shù)據(jù)急劇增長(zhǎng)，隨之而來(lái)地給數(shù)據(jù)中心帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。服務(wù)器、硬件以及基礎(chǔ)設(shè)施的體量越來(lái)越大，導(dǎo)致企業(yè)資本開(kāi)支（CAPEX）不斷增加，而視頻流量的暴漲也加速了企業(yè)運(yùn)營(yíng)開(kāi)支（OPEX）的投入，這成為了如今視頻與圖像處理領(lǐng)域面臨的兩大痛點(diǎn)。為此，賽靈思推出了雙管齊下的音視頻處理戰(zhàn)略：一是傳統(tǒng)的基于 FPGA的高質(zhì)量軟 IP 解決方案，二是賽靈思最新的基于 Zynq UltraScale+ EV的高密度固化硬 IP 解決方案，為業(yè)內(nèi)帶來(lái)一場(chǎng)全新的“視頻處理加速”。

近日，賽靈思在北京辦公室舉辦了一場(chǎng)視頻加速媒體溝通會(huì)，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向媒體介紹了賽靈思的視頻處理加速方案以及最新的基于 Zynq UltraScale+ EV的解決方案，并接受了記者的采訪。

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

視頻和圖像處理面臨的挑戰(zhàn)

視頻直播是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，也是最貴的一項(xiàng)業(yè)務(wù)。賽靈思預(yù)估，視頻直播的市場(chǎng)到2021年將會(huì)達(dá)到700億美金。與此同時(shí)，越來(lái)越多的操作轉(zhuǎn)移到手機(jī)上，移動(dòng)視頻增長(zhǎng)速度非?？?，而在中國(guó)增長(zhǎng)尤為突出。

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先生介紹，視頻分為兩類(lèi)，一類(lèi)是基于文件的，另一類(lèi)是直播?；谖募囊曨l由于準(zhǔn)備時(shí)間比較長(zhǎng)，需要的資源會(huì)比較少；而直播由于準(zhǔn)備時(shí)間比較短，需要的資源也就相對(duì)比較多。

此外，視頻的總量在不斷增長(zhǎng)，而且清晰度也在不斷提高，算法越來(lái)越復(fù)雜?，F(xiàn)在多數(shù)視頻都采用H.264的方式來(lái)處理，未來(lái)4K、8K手機(jī)或電視清晰程度會(huì)高很多，需要更多的帶寬。隨著5G技術(shù)的部署，需要新的算法，如HEVC或者AV1，來(lái)控制帶寬。

帶寬開(kāi)支(OPEX)

直播公司每年在帶寬上花費(fèi)了大量的投入。YY直播的運(yùn)營(yíng)支出費(fèi)用非常高，原因是需要花很多的成本在帶寬和服務(wù)器上。Sean Gardner認(rèn)為，視頻壓縮可以幫助他們減少這方面的成本。

80/20法則

Sean Gardner介紹了一個(gè)非常有名的80/20法則，就是20%的播放造成了平臺(tái)上80%的流量，而剩下80%的頻道播放只占到這個(gè)平臺(tái)上20%的流量?？梢钥吹?，不同的播放的平臺(tái)，基本上流量都是由幾個(gè)最受歡迎的頻道所提供的。

“頻道非常受歡迎就會(huì)產(chǎn)生很多流量，而它產(chǎn)生的這些流量就會(huì)增加公司的OPEX。而平臺(tái)上有很多不同的頻道，這些頻道日常的維護(hù)增加了公司的CAPEX，所以我們現(xiàn)在要做的是能夠使得每一個(gè)頻道的成本最低，同時(shí)在流量當(dāng)中能夠使得每一個(gè)比特成本也是最低的?！?Sean Gardner指出從OPEX和CAPEX兩方面著手解決市場(chǎng)痛點(diǎn)。

傳統(tǒng) FPGA 軟IP方案優(yōu)化OPEX

從OPEX方面考慮，重點(diǎn)是降低每比特成本，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量低比特率。

現(xiàn)在所有視頻基本都是在軟件中進(jìn)行處理的，比如英特爾的XEON加速器。問(wèn)題是，當(dāng)壓縮比較好的時(shí)候，速度就會(huì)變慢；如果壓縮不夠，成本就會(huì)很高，在壓縮效率和處理速度中需要進(jìn)行權(quán)衡。在速度和質(zhì)量中也有一個(gè)權(quán)衡。

Xilinx比CPU方案相同質(zhì)量下快20倍

如果壓縮的效率是相等的，可以看到賽靈思的產(chǎn)品比傳統(tǒng)其他的產(chǎn)品速度快很多。分別與Libvpx、X265、X264比較，賽靈思的產(chǎn)品達(dá)到了20倍、12倍和12倍的速度。

速度快是非常重要的，同時(shí)壓縮的效率也非常重要。

Xilinx比其他方案相同質(zhì)量下省40%比特

在視頻壓縮中，通常峰值性噪比（PSNR）越高，說(shuō)明壓縮越好?？梢钥吹?，賽靈思的產(chǎn)品可以達(dá)到同水平的PSNR，但比特率降低40%。

公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，虎牙直播在2018年三季度花了2530萬(wàn)美金來(lái)提高直播視頻質(zhì)量。通過(guò)使用賽靈思的產(chǎn)品，可以幫助虎牙這樣的直播平臺(tái)在每年省下2100萬(wàn)美金的帶寬成本費(fèi)用。

由于FPGA是可編程的，賽靈思與合作伙伴一起創(chuàng)建了豐富的解決方案，可以支持不同芯片上密度的要求。并且賽靈思已經(jīng)與開(kāi)源FFmpeg框架進(jìn)行了結(jié)合，用戶不需要成為FPGA的專家，就可以很方便地使用FPGA實(shí)現(xiàn)加速。

據(jù)介紹，賽靈思與Socionext合作，將新的視頻技術(shù)運(yùn)用到公有云和本地?cái)?shù)據(jù)中心；與V-Nova合作研發(fā)新的技術(shù)，推動(dòng)低負(fù)責(zé)度編碼增強(qiáng)新標(biāo)準(zhǔn)落地，可以實(shí)現(xiàn)賽靈思在原來(lái)的技術(shù)和產(chǎn)品性能上進(jìn)一步提高，使得平臺(tái)資本開(kāi)支和運(yùn)營(yíng)開(kāi)支減少25%。

高密度Zynq MPSoC 硬IP優(yōu)化CAPEX

從CAPEX方面考慮，重點(diǎn)是降低每頻道成本，也就是實(shí)現(xiàn)高密度。

賽靈思與Aupera合作，在三層高密度的機(jī)架上部署了48個(gè)賽靈思的ZynqSPSOC，三層高密度的機(jī)架可以代替30個(gè)服務(wù)器，機(jī)架當(dāng)中有384個(gè)頻道，總耗能僅750瓦。通過(guò)這樣一個(gè)解決方案，不僅僅實(shí)現(xiàn)了成本的最優(yōu)化，同時(shí)在密度和能耗上也實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)。

Xilinx與Aupera合作產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)性能對(duì)比

與英特爾、英偉達(dá)比較，在尺寸、功耗，以及最終產(chǎn)品的成本及每個(gè)頻道的耗能上，都有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。

一直以來(lái)賽靈思不斷優(yōu)化FPGA，追求壓縮效率的不斷提高。以5%的效率提高來(lái)算，也可以為公司省下幾百萬(wàn)美金的支出。

在直播、監(jiān)控、游戲應(yīng)用中，低延時(shí)相當(dāng)重要。賽靈思的Zynq產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)不同程度的延時(shí)，如超低延時(shí)、中等延時(shí)以及高質(zhì)量、低比特率。對(duì)于企業(yè)客戶在乎的運(yùn)營(yíng)開(kāi)支和資本開(kāi)支，只要一套軟件就可以實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目標(biāo)。

目前來(lái)看，傳統(tǒng)以CPU為主要算力的方案已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)時(shí)的視頻處理需求，GPU和FPGA的方案將會(huì)在直播等新興視頻應(yīng)用中大獲發(fā)展。至于短視頻、直播等目前大熱的應(yīng)用會(huì)不會(huì)隨著時(shí)代的發(fā)展被迅速取代，Sean Gardner認(rèn)為，長(zhǎng)久來(lái)看，圖像和視頻溝通的效率更高，在娛樂(lè)、智能零售、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、導(dǎo)航等更多的應(yīng)用中，視頻和圖像都會(huì)有越來(lái)越多的應(yīng)用，這也是賽靈思決定在視頻與圖像處理業(yè)務(wù)擴(kuò)大投入的重要原因。