4月15日，莫斯科國立大學舉辦的MSU硬件視頻編碼比賽成績揭曉。經過數月的嚴格測試，騰訊自研的編解碼芯片“滄(cang)海”包攬了所參加的兩個(ge)賽道8項評分的全部第一。據了解，滄(cang)海芯片已在業(ye)務場景中投用數(shu)萬(wan)片，服務騰訊自研業(ye)務及公有云客(ke)戶。
MSU是視頻壓縮(suo)領域最(zui)具影響(xiang)力的頂(ding)級(ji)賽事，迄今(jin)已連續舉辦(ban)了十七屆，吸引了包括亞馬遜、英偉(wei)達、Intel、AMD、字節(jie)、快手、阿里和(he)騰訊(xun)在內(nei)的國內(nei)外知名企業參與(yu)。
具體來看(kan)，SSIM (結構(gou)相似性)、PSNR(峰值信噪比)和VMAF(視頻多方法評估融合) 等(deng)多項評價指(zhi)標(biao)，滄海芯(xin)片大(da)幅(fu)領先(xian)行(xing)(xing)業(ye)GPU等(deng)標(biao)品硬件(jian)。值得一提(ti)的是，在120fps的高幀(zhen)率檔位上，在同(tong)等(deng)畫(hua)質下滄海較行(xing)(xing)業(ye)領先(xian)ASIC水平能再節省10%碼(ma)率。
作為全真互(hu)聯時代的交互(hu)模式(shi)和關(guan)鍵技術(shu)，音(yin)視頻背后的編解碼能力至關(guan)重要。基于自(zi)研芯片(pian)與軟(ruan)件的聯合調(diao)優，騰訊云的音(yin)視頻編解碼能力已達(da)業(ye)界(jie)領先(xian)水(shui)平。
瞄準編解碼領域核心難題
多媒體業務(wu)進(jin)入音視頻直(zhi)播時(shi)代，4K/8K的(de)超高清內容(rong)對(dui)云(yun)計算基礎設施提出了難題。如何在降低成本(ben)的(de)同時(shi)，最大(da)化(hua)還原畫質、實現(xian)低延遲(chi)，是(shi)全真(zhen)互聯時(shi)代面臨的(de)難題。業界已有的(de)通用處(chu)理器，并(bing)非針對(dui)數據中心(xin)轉碼場(chang)景(jing)定制開發，部署(shu)中很(hen)難兼顧真(zhen)實場(chang)景(jing)的(de)全方位挑戰。
2019年初，騰(teng)訊蓬萊實驗(yan)室、香農(nong)實驗(yan)室聯合啟(qi)動編(bian)解碼芯片”滄海“研發。對硬件編(bian)解碼的算法、架構(gou)和工程進行深度攻關，向(xiang)高畫質、低延遲、低成本的“不(bu)可能(neng)三角”發起挑戰。
基于自身在底層軟(ruan)硬件架構和音視(shi)頻(pin)領域的多年積(ji)累，研發團隊(dui)對每個模塊的計(ji)算(suan)(suan)任務都作了并行拆解(jie)。通過分配(pei)不同(tong)的計(ji)算(suan)(suan)單元，從而(er)疊(die)加大量處理任務；為(wei)滄海芯(xin)片內置視(shi)頻(pin)編(bian)碼(ma)加速(su)專用功能模塊，讓流水控制邏(luo)輯更純(chun)粹(cui)，減少(shao)重復計(ji)算(suan)(suan)和分支判斷，帶來更低的功耗(hao)和成本。
滄海芯片的(de)編碼(ma)器設計中(zhong)完整實現(xian)了(le)高精(jing)度(du)運動搜(sou)索、全率失真優化、高效(xiao)自適應(ying)量化等(deng)所(suo)有主流(liu)編碼(ma)工具，并(bing)融(rong)合騰訊云(yun)軟件編碼(ma)器碼(ma)率控(kong)制等(deng)方面的(de)領先技(ji)術，壓縮率高于市面標品35%以上。
在硬件架構上，通過將視頻預分(fen)析計(ji)算單元進一(yi)步卸載到硬件中，滄(cang)海芯片大幅減少了高密度轉碼(ma)場景下任(ren)務對CPU性能(neng)的依(yi)賴，將轉碼(ma)性能(neng)提升到更強。通過靈活的多核擴展架構、高性能(neng)編碼(ma)流水線、層級化Memory布局，滄(cang)海芯片能(neng)滿(man)足高吞吐、低時(shi)(shi)延和(he)實時(shi)(shi)性要求(qiu)。
根據MSU實(shi)測數(shu)據，從各項指標看，在(zai)同(tong)碼(ma)(ma)率下，相(xiang)較于業界GPU等標品硬件，滄(cang)海能大幅(fu)改善畫(hua)面質量；在(zai)120fps的(de)高幀率檔位上，同(tong)等質量下，滄(cang)海比行業領先水(shui)平進一步節(jie)省10%以(yi)上的(de)碼(ma)(ma)率；另(ling)外，滄(cang)海芯片的(de)單幀1080p的(de)編碼(ma)(ma)耗(hao)時僅4毫秒(miao)，吞吐性能幾(ji)乎不(bu)受到編碼(ma)(ma)參數(shu)、視頻類型(xing)的(de)影響。
已在業務場景規模應用
去年3月，滄海芯(xin)片順利(li)“點亮”，目前已經量產并投用(yong)數萬(wan)片，在云(yun)游戲(xi)、直點播等場景(jing)中，面向騰訊(xun)自研業務(wu)和公有(you)云(yun)客戶提供服務(wu)。
在直播平臺中，觀看(kan)人數小于200人的中長(chang)尾(wei)直播是主體，滄海(hai)芯片(pian)能幫助節省(sheng)大量(liang)計算成本；在4K/8K超(chao)高清、高幀率場(chang)景(jing)中，相對(dui)軟件編碼，滄海(hai)芯片(pian)能實現低延時的高質量(liang)轉(zhuan)碼。
騰訊豐(feng)富的(de)多(duo)媒體應用場景，提供了充(chong)分(fen)的(de)分(fen)析和(he)驗證條(tiao)件，讓滄海芯(xin)片迭(die)代出(chu)更有(you)針對(dui)性的(de)場景解決(jue)方(fang)案。
例如，針(zhen)對云游戲(xi)場景(jing)，滄(cang)海芯(xin)(xin)片(pian)(pian)的(de)瑤池(chi)板卡，可以靈活配比不同(tong)廠商 GPU。針(zhen)對視(shi)頻轉(zhuan)碼場景(jing)，滄(cang)海芯(xin)(xin)片(pian)(pian)提供(gong)單機1024 路(lu)的(de)高(gao)密(mi)轉(zhuan)碼能力(li)，將(jiang)轉(zhuan)碼成本降至最(zui)低。
軟硬件(jian)的聯合調(diao)優(you)，也為騰訊云媒(mei)體處理（MPS）帶來(lai)了領先的產品(pin)優(you)勢。現在，騰訊云能(neng)提(ti)供音畫質增強、云原生錄制、實時(shi)特(te)效渲染、智能(neng)編輯、內容分析理解等服務，為用戶(hu)提(ti)供更低成本、更低延時(shi)、更極致壓縮的處理效果。
在去年(nian)專業流媒體技術社區SLC發布(bu)的報(bao)告中(zhong)，騰(teng)訊云MPS超越亞馬遜(xun)AWS、微軟Azure等國際云廠商，摘得三大場景下性(xing)能(neng)全部最優。
芯片(pian)(pian)是硬件(jian)中最核心的(de)部分。面(mian)向(xiang)業務(wu)需求強烈(lie)的(de)場景，騰(teng)訊(xun)有著長期的(de)芯片(pian)(pian)研發規(gui)劃和投(tou)入，結合算力場景，推(tui)動自研芯片(pian)(pian)規(gui)模落地。目前，騰(teng)訊(xun)已經實(shi)現芯片(pian)(pian)端到端設計(ji)、驗證全(quan)覆蓋。
除滄(cang)海芯(xin)(xin)片(pian)外，騰訊(xun)自(zi)研(yan)的(de)AI推理芯(xin)(xin)片(pian)”紫霄“，采用(yong)自(zi)研(yan)存(cun)算(suan)架構和自(zi)研(yan)加(jia)速(su)模塊，可(ke)以提供高達3倍的(de)計算(suan)加(jia)速(su)性能和超(chao)過45%的(de)整體成(cheng)本(ben)節省，目前(qian)也已(yi)在內部業務中投用(yong)；高性能網絡芯(xin)(xin)片(pian)“玄靈”，助力云計算(suan)場(chang)景實現(xian)虛擬化(hua)零損耗。
基于底(di)層軟硬件技術的(de)持(chi)續(xu)突破(po)，騰訊正持(chi)續(xu)探索最(zui)(zui)優性能(neng)和最(zui)(zui)佳(jia)性價比(bi)，助(zhu)力更(geng)多的(de)企業和開發者云上創(chuang)新(xin)。
