騰訊自研芯片“滄海”已經廣泛應用到實際環境，并斬獲 8 項世界第一。
4 月(yue) 15 日，莫斯科國立大學舉(ju)辦的(de) MSU 硬件(jian)視頻編碼(ma)比賽成績揭曉。經(jing)過數(shu)月(yue)的(de)嚴格測試，騰(teng)訊(xun)自研的(de)編解碼(ma)芯(xin)(xin)片“滄海”包攬了所參加(jia)的(de)兩個(ge)賽道(dao) 8 項評分的(de)全部第一(yi)。據了解，滄海芯(xin)(xin)片已在業(ye)務(wu)場景(jing)中投用數(shu)萬片，服(fu)務(wu)騰(teng)訊(xun)自研業(ye)務(wu)及(ji)公有云(yun)客戶。
MSU 是視(shi)頻壓縮(suo)領域(yu)最具影響力的頂級(ji)賽事，迄今已連續舉辦了(le)十七屆，吸引了(le)包括亞馬遜、英偉達、Intel、AMD、字節、快(kuai)手(shou)、阿(a)里和(he)騰(teng)訊在內(nei)的國(guo)內(nei)外知(zhi)名企業參與。
具(ju)體(ti)來(lai)看，SSIM (結(jie)構相似性)、PSNR(峰值信噪比(bi))和 VMAF(視(shi)頻多(duo)方(fang)法(fa)評估(gu)融合)等多(duo)項評價指標(biao)，滄海芯片大(da)幅領先(xian)行業 GPU 等標(biao)品硬件。值得(de)一提的是，在 120fps 的高幀率檔位上，在同等畫質下滄海較行業領先(xian) ASIC 水平(ping)能再節省 10%碼率。
作為全真互聯(lian)時(shi)代的(de)(de)交互模式(shi)和關鍵技(ji)術，音視頻背后的(de)(de)編(bian)解碼(ma)能力至關重要。基(ji)于自(zi)研芯片與軟件的(de)(de)聯(lian)合調優，騰(teng)訊云的(de)(de)音視頻編(bian)解碼(ma)能力已達業界領先(xian)水(shui)平。
瞄準編解碼領域核心難題
多媒體業務進入音視頻直播時代，4K/8K 的(de)超高清內容對云計算基礎設(she)施(shi)提出了(le)難(nan)題(ti)(ti)。如何在(zai)降低(di)成本的(de)同時，最大化(hua)還原畫質、實現低(di)延遲(chi)，是全真互(hu)聯時代面臨的(de)難(nan)題(ti)(ti)。業界(jie)已(yi)有的(de)通(tong)用處理器，并非針對數據中心轉碼場景定(ding)制開發，部署(shu)中很難(nan)兼顧真實場景的(de)全方位(wei)挑戰。
2019 年初，騰訊蓬萊實驗室、香農實驗室聯合啟動編解碼(ma)芯片”滄海(hai)“研發。對硬(ying)件編解碼(ma)的算(suan)法、架構和工程進行深(shen)度攻關，向高畫質、低(di)延遲、低(di)成(cheng)本的“不可(ke)能三角(jiao)”發起(qi)挑戰。
基于(yu)自身(shen)在底層(ceng)軟硬件(jian)架構和音視頻領域的多年(nian)積(ji)累，研(yan)發團隊對每(mei)個模塊的計(ji)(ji)算(suan)(suan)任(ren)務(wu)都作了并行拆(chai)解。通過分(fen)配不同(tong)的計(ji)(ji)算(suan)(suan)單元，從而疊加(jia)大量處理任(ren)務(wu)；為滄(cang)海芯片內置視頻編碼加(jia)速專用功能(neng)模塊，讓流水控(kong)制(zhi)邏輯更(geng)純粹，減少重復計(ji)(ji)算(suan)(suan)和分(fen)支判斷，帶來更(geng)低的功耗和成本(ben)。
滄海芯片(pian)的(de)編(bian)碼(ma)器(qi)設(she)計中完(wan)整實現了(le)高精度運動搜(sou)索、全率失真優(you)化、高效(xiao)自適應量化等所(suo)有主流編(bian)碼(ma)工具，并融合騰訊云軟件編(bian)碼(ma)器(qi)碼(ma)率控(kong)制等方面(mian)的(de)領先技術，壓縮(suo)率高于市面(mian)標品 35%以上(shang)。
在硬件架(jia)構上，通過將(jiang)視頻預分析計(ji)算單元進一步卸載到硬件中，滄(cang)海芯(xin)片(pian)大幅減(jian)少(shao)了高密(mi)度(du)轉碼(ma)場(chang)景下(xia)任務(wu)對(dui) CPU 性(xing)能的依賴，將(jiang)轉碼(ma)性(xing)能提升到更強。通過靈活的多核(he)擴展架(jia)構、高性(xing)能編(bian)碼(ma)流水(shui)線、層級化(hua) Memory 布局，滄(cang)海芯(xin)片(pian)能滿足(zu)高吞吐、低時延和(he)實時性(xing)要求。
根據 MSU 實(shi)測數(shu)據，從各(ge)項(xiang)指標(biao)(biao)看，在同碼(ma)率(lv)下(xia)，相較(jiao)于(yu)業(ye)界 GPU 等標(biao)(biao)品(pin)硬件，滄海(hai)能大幅改善畫面(mian)質(zhi)量(liang)；在 120fps 的高幀率(lv)檔位上(shang)，同等質(zhi)量(liang)下(xia)，滄海(hai)比行業(ye)領先(xian)水平(ping)進(jin)一(yi)步(bu)節省 10%以(yi)上(shang)的碼(ma)率(lv)；另外，滄海(hai)芯片(pian)的單幀 1080p 的編(bian)碼(ma)耗時僅 4 毫秒(miao)，吞吐性能幾(ji)乎不受到編(bian)碼(ma)參(can)數(shu)、視頻類型的影(ying)響。
已在業務場景規模應用
去年 3 月(yue)，滄(cang)海芯片(pian)順利“點亮”，目前已經量產并投用數萬(wan)片(pian)，在云游(you)戲、直點播等場景中，面向騰(teng)訊自研業務和公(gong)有云客(ke)戶提供(gong)服務。
在(zai)直播(bo)平臺中，觀(guan)看人(ren)數小于 200 人(ren)的(de)中長尾直播(bo)是(shi)主(zhu)體，滄海芯(xin)片能(neng)幫助節省大量(liang)計算成本；在(zai) 4K/8K 超高(gao)(gao)清、高(gao)(gao)幀率場景中，相對(dui)軟件編碼，滄海芯(xin)片能(neng)實現(xian)低延(yan)時的(de)高(gao)(gao)質量(liang)轉碼。
騰(teng)訊豐富(fu)的(de)多媒(mei)體應(ying)用(yong)場景(jing)，提供了充分的(de)分析和(he)驗證條件，讓滄海芯(xin)片(pian)迭(die)代出更有針對性的(de)場景(jing)解決方案。
例如，針(zhen)對(dui)云游戲場景，滄海芯片的瑤(yao)池板卡，可以(yi)靈活配比不同廠商 GPU。針(zhen)對(dui)視頻轉碼(ma)場景，滄海芯片提供(gong)單(dan)機 1024 路的高密轉碼(ma)能力，將轉碼(ma)成本(ben)降至最低(di)。
軟硬件的聯合(he)調優(you)，也為騰訊云(yun)媒體處(chu)理（MPS）帶(dai)來了(le)領先的產品優(you)勢。現在，騰訊云(yun)能(neng)提(ti)供音畫(hua)質增強、云(yun)原生錄(lu)制、實時特效(xiao)渲染、智(zhi)能(neng)編(bian)輯(ji)、內容分(fen)析理解等(deng)服務(wu)，為用戶提(ti)供更低(di)成(cheng)本、更低(di)延時、更極致壓縮(suo)的處(chu)理效(xiao)果。
在去年專業(ye)流媒體(ti)技術社區 SLC 發布的報告中，騰訊云(yun) MPS 超(chao)越亞(ya)馬遜 AWS、微軟(ruan) Azure 等國(guo)際云(yun)廠商，摘(zhai)得三大場景下性能全部最優。
芯(xin)片是硬件中最核(he)心的部(bu)分。面向(xiang)業務需求強烈的場景(jing)，騰訊(xun)有著長期(qi)的芯(xin)片研(yan)發規(gui)劃和(he)投入，結合算力場景(jing)，推動自研(yan)芯(xin)片規(gui)模落地。目前，騰訊(xun)已經實現芯(xin)片端到端設計、驗證(zheng)全覆蓋。
除滄海芯(xin)片(pian)外，騰訊自研的(de)(de) AI 推理芯(xin)片(pian)”紫霄“，采用(yong)自研存(cun)算(suan)架構和自研加速(su)模塊(kuai)，可以提(ti)供高達(da) 3 倍的(de)(de)計(ji)算(suan)加速(su)性能和超過 45%的(de)(de)整體成本節省(sheng)，目前(qian)也已在內部業務中投用(yong)；高性能網(wang)絡(luo)芯(xin)片(pian)“玄(xuan)靈(ling)”，助(zhu)力云計(ji)算(suan)場景(jing)實現(xian)虛擬化零(ling)損耗(hao)。
基于底(di)層(ceng)軟硬件技(ji)術的持(chi)續突破(po)，騰訊(xun)正持(chi)續探索最優性能(neng)和(he)最佳性價比(bi)，助(zhu)力(li)更多的企業和(he)開發(fa)者云上創新。
