騰訊自研芯片“滄海”已經(jīng)廣泛應(yīng)用到實(shí)際環(huán)境，并斬獲8項(xiàng)世界第一。
4月15日，莫斯科國立大學(xué)舉辦的MSU（視頻壓縮領(lǐng)域的一項(xiàng)賽事）硬件視頻編碼比賽成績揭曉。經(jīng)過數(shù)月的嚴(yán)格測試，騰訊自研的編解碼芯片“滄海”包攬了所參加的兩個(gè)賽道8項(xiàng)評分的全部第一。據(jù)了解，滄海芯片已在業(yè)務(wù)場景中投用數(shù)萬片，服務(wù)騰訊自研業(yè)務(wù)及公有云客戶。
MSU是視頻壓縮領(lǐng)域最具影響力的頂級賽事，迄今已連續(xù)舉辦了十七屆，吸引了包括亞馬遜、英偉達(dá)、Intel（英特爾）、字節(jié)、快手、阿里和騰訊在內(nèi)的國內(nèi)外知名企業(yè)參與。
MSU（視頻壓縮領(lǐng)域的一項(xiàng)賽事）硬件視頻編碼比賽部分成績。圖|受訪者供圖
具體來看，SSIM(結(jié)構(gòu)相似性)、PSNR(峰值信噪比)和VMAF(視頻多方法評估融合)等多項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)，滄海芯片大幅領(lǐng)先行業(yè)GPU(圖形處理器)等標(biāo)品硬件。值得一提的是，在120fps的高幀率檔位上，在同等畫質(zhì)下滄海較行業(yè)領(lǐng)先ASIC（專用集成電路）水平能再節(jié)省10%碼率。
瞄準(zhǔn)編解碼領(lǐng)域核心難題
多媒體業(yè)務(wù)進(jìn)入音視頻直播時(shí)代，4K/8K的超高清內(nèi)容對云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施提出了難題。如何在降低成本的同時(shí)，最大化還原畫質(zhì)、實(shí)現(xiàn)低延遲，是全真互聯(lián)時(shí)代面臨的難題。業(yè)界已有的通用處理器，并非針對數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)碼場景定制開發(fā)，部署中很難兼顧真實(shí)場景的全方位挑戰(zhàn)。
2019年初，騰訊蓬萊實(shí)驗(yàn)室、香農(nóng)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合啟動(dòng)編解碼芯片“滄海”研發(fā)。對硬件編解碼的算法、架構(gòu)和工程進(jìn)行深度攻關(guān)，向高畫質(zhì)、低延遲、低成本的“不可能三角”發(fā)起挑戰(zhàn)。
基于自身在底層軟硬件架構(gòu)和音視頻領(lǐng)域的多年積累，研發(fā)團(tuán)隊(duì)對每個(gè)模塊的計(jì)算任務(wù)都作了并行拆解。通過分配不同的計(jì)算單元，從而疊加大量處理任務(wù)；為滄海芯片內(nèi)置視頻編碼加速專用功能模塊，讓流水控制邏輯更純粹，減少重復(fù)計(jì)算和分支判斷，帶來更低的功耗和成本。
滄海芯片的編碼器設(shè)計(jì)中完整實(shí)現(xiàn)了高精度運(yùn)動(dòng)搜索、全率失真優(yōu)化、高效自適應(yīng)量化等所有主流編碼工具，并融合騰訊云軟件編碼器碼率控制等方面的領(lǐng)先技術(shù)，壓縮率高于市面標(biāo)品35%以上。
在硬件架構(gòu)上，通過將視頻預(yù)分析計(jì)算單元進(jìn)一步卸載到硬件中，滄海芯片大幅減少了高密度轉(zhuǎn)碼場景下任務(wù)對CPU（中央處理器）性能的依賴，將轉(zhuǎn)碼性能提升到更強(qiáng)。通過靈活的多核擴(kuò)展架構(gòu)、高性能編碼流水線、層級化Memory（存儲(chǔ)器）布局，滄海芯片能滿足高吞吐、低時(shí)延和實(shí)時(shí)性要求。
根據(jù)MSU實(shí)測數(shù)據(jù)，從各項(xiàng)指標(biāo)看，在同碼率下，相較于業(yè)界GPU等標(biāo)品硬件，滄海能大幅改善畫面質(zhì)量；在120fps的高幀率檔位上，同等質(zhì)量下，滄海比行業(yè)領(lǐng)先水平進(jìn)一步節(jié)省10%以上的碼率；另外，滄海芯片的單幀1080p的編碼耗時(shí)僅4毫秒，吞吐性能幾乎不受到編碼參數(shù)、視頻類型的影響。
已在業(yè)務(wù)場景規(guī)模應(yīng)用
去年3月，滄海芯片順利“點(diǎn)亮”，目前已經(jīng)量產(chǎn)并投用數(shù)萬片，在云游戲、直點(diǎn)播等場景中，面向騰訊自研業(yè)務(wù)和公有云客戶提供服務(wù)。
在直播平臺(tái)中，觀看人數(shù)小于200人的中長尾直播是主體，滄海芯片能幫助節(jié)省大量計(jì)算成本；在4K/8K超高清、高幀率場景中，相對軟件編碼，滄海芯片能實(shí)現(xiàn)低延時(shí)的高質(zhì)量轉(zhuǎn)碼。
騰訊豐富的多媒體應(yīng)用場景，提供了充分的分析和驗(yàn)證條件，讓滄海芯片迭代出更有針對性的場景解決方案。
例如，針對云游戲場景，滄海芯片的瑤池板卡，可以靈活配比不同廠商GPU。針對視頻轉(zhuǎn)碼場景，滄海芯片提供單機(jī)1024路的高密轉(zhuǎn)碼能力，將轉(zhuǎn)碼成本降至最低。
軟硬件的聯(lián)合調(diào)優(yōu)，也為騰訊云媒體處理（MPS）帶來了領(lǐng)先的產(chǎn)品優(yōu)勢。現(xiàn)在，騰訊云能提供音畫質(zhì)增強(qiáng)、云原生錄制、實(shí)時(shí)特效渲染、智能編輯、內(nèi)容分析理解等服務(wù)，為用戶提供更低成本、更低延時(shí)、更極致壓縮的處理效果。
在去年專業(yè)流媒體技術(shù)社區(qū)SLC發(fā)布的報(bào)告中，騰訊云媒體處理超越亞馬遜AWS、微軟Azure等國際云廠商，摘得三大場景下性能全部最優(yōu)。
除滄海芯片外，騰訊自研的AI（人工智能）推理芯片“紫霄”，采用自研存算架構(gòu)和自研加速模塊，可以提供高達(dá)3倍的計(jì)算加速性能和超過45%的整體成本節(jié)省，目前也已在內(nèi)部業(yè)務(wù)中投用；高性能網(wǎng)絡(luò)芯片“玄靈”，助力云計(jì)算場景實(shí)現(xiàn)虛擬化零損耗。
