編者按：圖片逐漸成為互聯(lián)網(wǎng)主要的內(nèi)容構(gòu)成，相應(yīng)的圖片處理需求也在高速成長，移動(dòng)應(yīng)用與用戶生產(chǎn)內(nèi)容（UGC）正在驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心圖像處理的業(yè)務(wù)負(fù)載快速增加。本文深維科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO樊平詳細(xì)剖析了圖片加速的必要性、當(dāng)前實(shí)際的圖片解決方案與部署方式以及如何通過FPGA+CPU異構(gòu)計(jì)算的方案維護(hù)用戶體驗(yàn)與服務(wù)成本新平衡。
為什么需要圖片加速？
目前，圖片處理的需求正在快速成長，即源于用戶生成內(nèi)容，視頻圖片抓取等方式的圖片縮略圖生成，像素處理，圖片轉(zhuǎn)碼、智能分析處理需求不斷增加。眾多應(yīng)用迫切需要高性能，高性價(jià)比的圖片處理解決方案。
在這種情況下，數(shù)據(jù)中心面臨著一個(gè)核心的考驗(yàn)--即用戶體驗(yàn)與服務(wù)成本之間的平衡?？偟貋碚f，目前存在的純CPU處理方案，TCO（服務(wù)器、電費(fèi)、帶寬、場(chǎng)地人員 成本）相對(duì)高昂，用戶體驗(yàn)也相對(duì)較差。
2 . 解決方案
2.1. ThunderImage JPEG2JPEG縮略圖方案
鑒于此，深維科技推出了基于FPGA+CPU異構(gòu)計(jì)算的解決方案-JPEG2JPEG，通過高性能FPGA分擔(dān)CPU處理任務(wù)，其所帶來的優(yōu)勢(shì)是20倍吞吐性能提升，20倍延遲的降低，5倍實(shí)際成本的節(jié)省以及10倍的能效比提升。
JPEG2JPEG縮略圖方案是將用戶上傳的圖片進(jìn)行高質(zhì)量的縮放，即可滿足絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合需求，例如，微信接收的一般都是縮小后的圖片。縮略圖是一項(xiàng)大量的、高并發(fā)的需求，針對(duì)4K圖像輸入，輸出縮放至1024x768、640x480的場(chǎng)景。目前，JPEG2JPEG縮略圖方案可以實(shí)現(xiàn)吞吐量550張、延遲約58ms的高性能效果。
2.2 . ThunderImage JPEG2WebP轉(zhuǎn)碼方案
WebP的需求主要來自于對(duì)帶寬成本的節(jié)省。WebP相較于JPEG，在同等圖像質(zhì)量情況下，壓縮率可以提升25%~34%，相應(yīng)的對(duì)帶寬成本的節(jié)省更加明顯，并且因?yàn)閭鬏敂?shù)據(jù)量的減少，延遲也會(huì)隨之降低，進(jìn)而帶來用戶體驗(yàn)的提升。但與此同時(shí)，WebP也存在一項(xiàng)問題，其計(jì)算復(fù)雜度是JPEG的10倍，對(duì)服務(wù)器的性能要求也更高，進(jìn)而造成部署成本的提升。
深維科技的ThunderImage JPEG2WebP轉(zhuǎn)碼方案，通過FPGA加速帶來10倍左右的性能提升，進(jìn)而降低WebP的復(fù)雜度及服務(wù)器成本。ThunderImage JPEG2WebP轉(zhuǎn)碼方案支持Baseline、Main、Ultra幾種類型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)WebP M4以及M6模式的支持，并且支持了M4的比特級(jí)一致（與CPU參考軟件輸出結(jié)果每比特一致）。
關(guān)于深維科技：
北京深維科技有限公司（簡(jiǎn)稱深維科技）成立于2016年，由中國頂級(jí)FPGA軟件和硬件開發(fā)人員組成。 公司團(tuán)隊(duì)在多媒體處理，HPC應(yīng)用和異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。致力于成長為領(lǐng)先的異構(gòu)加速應(yīng)用領(lǐng)域FPGA計(jì)算平臺(tái)供應(yīng)商，為更多行業(yè)和應(yīng)用提供支持。
深維科技基于FPGA + CPU的異構(gòu)計(jì)算技術(shù)，為數(shù)據(jù)中心應(yīng)用提供超高性能的圖像和視頻處理解決方案和產(chǎn)品。除此之外，深維科技還為高性能計(jì)算和大數(shù)據(jù)應(yīng)用，如存儲(chǔ)壓縮加速和地震勘探等應(yīng)用提供解決方案和設(shè)計(jì)服務(wù)。