單祥茹

新冠疫情讓很多行業(yè)處于停滯狀態(tài)，然而有一個(gè)行業(yè)卻迎來了發(fā)展的高光時(shí)刻，那就是視頻直播?？梢哉f，現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)流量中的大部分為視頻流。來自Mhojhos Research的分析數(shù)據(jù)顯示，全球視頻流的市場規(guī)模在2019年約為426億美元，預(yù)計(jì)2020年至2027年的復(fù)合年增長率將達(dá)到20.4%。其中，直播視頻流約占市場的60%，預(yù)計(jì)到2026年，全球直播視頻流總市值將達(dá)到940億美元（如圖2左圖）。龐大的視頻直播流量，對現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的處理能力帶來巨大挑戰(zhàn)。

賽靈思數(shù)據(jù)中心事業(yè)部視頻產(chǎn)品營銷總監(jiān)Aaron Behman在最近的一場線上媒體活動(dòng)上給出了這樣一個(gè)示例，他說：“虎牙直播是一家美國上市公司，也是中國排名第一的游戲直播平臺(tái)。在2019年第四季度，該公司帶寬成本上升40%，達(dá)到3240萬美元，其中的主要原因包括用戶規(guī)模的增長，以及部分用戶希望提高視頻質(zhì)量這一需求。對于虎牙直播這樣的大型游戲直播平臺(tái)而言，當(dāng)前面臨的最大挑戰(zhàn)就是帶寬，節(jié)省帶寬就等于節(jié)省成本?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2021/02/07/qkimagesdzjcdzjc202007dzjc20200708-2-l.jpg"/>

上述示例告訴我們，最大限度地降低供應(yīng)商的帶寬和編碼的比特率，將會(huì)為其帶來巨大的成本節(jié)約。

視頻直播領(lǐng)域的痛點(diǎn)

在找到有效地降低供應(yīng)商運(yùn)營成本解決方案之前，我們不妨先看一下視頻直播平臺(tái)內(nèi)部的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。來自Twitch發(fā)布的技術(shù)博文提出，在視頻直播領(lǐng)域存在一個(gè)“普拉多原則”（圖3左紅色區(qū)域），即20%的視頻流吸引了80%的觀眾。因此，這個(gè)領(lǐng)域的矛盾點(diǎn)在于，既要降低供應(yīng)商的管理帶寬成本還要實(shí)現(xiàn)更高的視頻質(zhì)量（VQ）。與之相對應(yīng)的是圖3 右藍(lán)色區(qū)域，它包含了大量的直播視頻流，但這些直播收視率較低，供應(yīng)商必須要注意保持最低成本。目前的主要做法是，通過控制通道的數(shù)量并盡可能提高密度。綜合來看，在視頻直播領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)高密度轉(zhuǎn)碼是供應(yīng)商當(dāng)前面臨的最大痛點(diǎn)。

賽靈思推出實(shí)時(shí)服務(wù)器參考架構(gòu)應(yīng)對視頻轉(zhuǎn)碼最新需求

賽靈思CEO Victor Peng在兩年前發(fā)布了數(shù)據(jù)中心優(yōu)先戰(zhàn)略，兩年后賽靈思在市場中的表現(xiàn)如何呢？據(jù)賽靈思數(shù)據(jù)中心事業(yè)部中國區(qū)高級銷售總監(jiān)鐘屹（William Zhong）介紹，2020年6月17日是賽靈思新財(cái)年的開始，在剛剛結(jié)束的2020財(cái)年第四季度（Q4FY20），公司的業(yè)務(wù)與上個(gè)財(cái)年同期相比增長了77%，在超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心這一市場的增長幅度更是驚人。

隨著視頻流量呈指數(shù)級增長，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的架構(gòu)優(yōu)化成為重中之重。為此，賽靈思推出了實(shí)時(shí)服務(wù)器（RT Server）參考架構(gòu)轉(zhuǎn)碼版。并且雙管齊下，基于這個(gè)新型的參考架構(gòu)，重點(diǎn)打造了兩款視頻實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼一體機(jī)，以最低的成本和最高的機(jī)架密度提供業(yè)界最佳的視頻質(zhì)量，助力當(dāng)今服務(wù)提供商以每通道最低成本提供視頻質(zhì)量和比特率優(yōu)化的多種類型應(yīng)用，例如電子競技與游戲直播平臺(tái)、社交與視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程直播教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療和視頻直播等，并較基于軟件的架構(gòu)或者固定架構(gòu)解決方案，都能顯著降低總擁有成本（TCO）。

Aaron Behman表示：“賽靈思實(shí)時(shí)視頻一體機(jī)專門為邊緣和本地計(jì)算密集型工作負(fù)載量身定制，該類型工作負(fù)載往往對視頻通道密度、吞吐量和時(shí)延具有嚴(yán)格要求，新款一體機(jī)采用經(jīng)過優(yōu)化的硬件架構(gòu)和軟件，可提供業(yè)界最高通道密度和最低時(shí)延。此兩款新設(shè)備為業(yè)界提供了集成不同賽靈思 Alveo數(shù)據(jù)中心加速器卡的兩種預(yù)配置選項(xiàng)——高通道密度視頻轉(zhuǎn)碼一體機(jī)和超低比特率視頻轉(zhuǎn)碼一體機(jī)?！?/p>

視頻實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼一體機(jī)助力實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)低成本的視頻直播

兩款一體機(jī)之一的高通道密度視頻實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼一體機(jī)，專為實(shí)現(xiàn)每通道成本最小化而開發(fā)，可集成多達(dá)8張Alveo U30數(shù)據(jù)中心加速卡。新款A(yù)lveo U30加速卡可以滿足外形小巧加速卡實(shí)現(xiàn)高密度視頻處理的需求。Alveo U30基于功耗優(yōu)化型的全可編程片上系統(tǒng)（SoC）Zynq UltraScale+ MPSoC，集成了用于超高清視頻的視頻編解碼器和圖形引擎。U30卡同時(shí)支持H.264和HEVC（H.265）編解碼器，并且每卡能傳輸多達(dá)16個(gè)1080p30通道。

U30的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：首先，它是行業(yè)密度最高而且每通道成本最低的解決方案。其次，它是一個(gè)靈活應(yīng)變的解決方案。由于它不適用任何FPGA的資源，所以它能夠?qū)τ谖磥淼母鞣N用例和可能性都保持一個(gè)開放的架構(gòu)，能夠支持未來的工作負(fù)載，包括機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能。

另一款超低比特率優(yōu)化的視頻轉(zhuǎn)碼一體機(jī)，專為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量直播視頻而開發(fā)，有助于降低帶寬成本。該機(jī)可搭載多達(dá)8張Alveo U50加速器卡。Alveo U50卡基于賽靈思 UltraScale+架構(gòu)并采用高效的75瓦小型封裝，內(nèi)置8GB HBM2、100GbE網(wǎng)絡(luò)和PCI Express 4.0。 Alveo U50支持多達(dá)7個(gè)全高清1080p60通道，另外還提供8個(gè)完整的ABR階梯，全部采用x265中等預(yù)置。

這兩款新型一體機(jī)均采用FFmpeg框架而構(gòu)建，為系統(tǒng)開發(fā)者提供了通用的API，方便他們快速替換現(xiàn)有軟件和基于GPGPU轉(zhuǎn)碼器基礎(chǔ)設(shè)施。軟件合作伙伴無需FPGA 經(jīng)驗(yàn)，可專注于構(gòu)建在標(biāo)準(zhǔn)FFmpeg層之上運(yùn)行的應(yīng)用。HEVC編解碼器以組件化的方式從頭開始重新構(gòu)建，以便于提供更強(qiáng)的編解碼器控制（低至幀級），支持系統(tǒng)集成商調(diào)整幀率控制，并精細(xì)調(diào)節(jié)其他參數(shù)以優(yōu)化視頻質(zhì)量和比特率，從而適應(yīng)特定的最終應(yīng)用。自適應(yīng)計(jì)算器件具備ASIC解決方案所無法比擬的獨(dú)特的靈活性優(yōu)勢。兩種新一體機(jī)都可以在1080p30分辨率和x264中級（Medium）預(yù)置條件下，將H.264 x264的成本、占板面積和功耗降低4倍。

賽靈思RT Server參考架構(gòu)采用經(jīng)過優(yōu)化的硬件架構(gòu)和軟件協(xié)議棧構(gòu)建而成，從門級（gate-level）到軟件和AI堆棧，全面助力實(shí)現(xiàn)特定工作負(fù)載的性能最大化。這兩款新型一體機(jī)均采用 1RU機(jī)柜安裝規(guī)格，支持完整的Docker容器和Kubernetes管理功能，能夠輕松實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展部署。

ISV合作伙伴計(jì)劃有利于大規(guī)模商用部署

據(jù)Aaron Behman介紹，慧與公司（Hewlett Packard Enterprise， HPE）已在HPE ProLiant服務(wù)器上認(rèn)證通過Alveo U50和Alveo U250加速器卡。HPE ProLiant DL380 Gen 10和HPE ProLiant DL385 Gen 10 Plus服務(wù)器是率先采用賽靈思FPGA的HPE服務(wù)器。HPE將成為首家提供基于Alveo U50的比特率優(yōu)化型視頻實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼一體機(jī)一級服務(wù)器OEM廠商。Alveo卡通過HPE服務(wù)器的認(rèn)證，意味著使用Alveo平臺(tái)為云端和本地工作負(fù)載加速的OEM服務(wù)器合作伙伴和 ISV應(yīng)用的數(shù)量的進(jìn)一步的擴(kuò)大。

賽靈思的另一增值經(jīng)銷商Wo w z a已將Wowza Streaming Engine媒體服務(wù)器集成到基于賽靈思RT Server參考架構(gòu)的一體機(jī)中。這種基于網(wǎng)絡(luò)的GUI應(yīng)用，使得用戶可以通過易用直觀的方式對直播視頻進(jìn)行管理。該集成預(yù)計(jì)將在今年第三季度完成并提供。

賽靈思與AMD一直有著非常密切的合作關(guān)系，這次的RT Server主要基于AMD EPYC進(jìn)行合作。那么，賽靈思本次推出的產(chǎn)品是否也可以加速英特爾服務(wù)器呢？Aaron Behman的回答是肯定的，基于英特爾芯片的Wistron Transformer G2E產(chǎn)品，就可以采用U30去加速。相對于GPU加速，賽靈思解決方案的最突出優(yōu)勢就是功耗低，據(jù)Aaron Behman介紹，總功耗只有英偉達(dá)解決方案的1/5。

賽靈思實(shí)時(shí)服務(wù)器，是一種新型一體機(jī)，專門針對目前市場上非常火爆的視頻直播、視頻流的轉(zhuǎn)碼，從功耗、成本、時(shí)延各個(gè)方面為視頻直播市場帶來一個(gè)前所未有的核心價(jià)值主張。