流媒體帶寬壓力大，視頻云的脫困之法

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/周凱揚(yáng)）由于4K以上的超高清視頻原始數(shù)據(jù)過大，對網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬和存儲都會造成巨大的壓力，所以我們需要更高效的視頻編解碼技術(shù)，諸如H.265、AV1等。但為了更高效地實(shí)現(xiàn)理想的壓縮率，我們必須要依仗編解碼的軟硬件優(yōu)化，這也是各大云服務(wù)平臺加大相關(guān)投入的一大原因。

亞馬遜Graviton

亞馬遜作為全球最大的云服務(wù)廠商，過去在面對視頻編解碼的負(fù)載時主要使用英特爾的至強(qiáng)系列處理器，利用其AVX指令等矢量處理功能來加速視頻處理。而亞馬遜在推出自研CPU Graviton系列之后，就開始探索用Arm處理器和軟件來完成高清視頻的編碼任務(wù)。

Graviton3 CPU / 亞馬遜

自2021年以來，開源H.265編碼器libx265獲得了相當(dāng)多的優(yōu)化，尤其是對Arm的Neon指令做了優(yōu)化.像亞馬遜Graviton2這樣基于ArmNeoverse架構(gòu)的平臺，都可以通過其支持的Neon指令來加速編碼效率。

根據(jù)亞馬遜給出的數(shù)據(jù)，與基于x86 CPU的C6i實(shí)例相比，基于Graviton3的C7g實(shí)例在H.264編碼性能上提升了63%，在H.265編碼性能上提升了60%，與此同時還將成本降低了20%左右。GravitonCPU在高并發(fā)下的性能也允許將4K視頻同時編碼成不同分辨率，以滿足不同設(shè)備的觀看需求。

平頭哥倚天710

面對阿里云在音視頻領(lǐng)域日益劇增的需求，平頭哥選擇了用軟硬結(jié)合+自研編碼內(nèi)核的方式來解決。2021年，平頭哥發(fā)布了倚天710這顆基于ARMv9架構(gòu)5nm工藝的CPU，核心數(shù)多達(dá)128顆，主頻最高3.2GHz。

倚天710 CPU / 平頭哥

阿里云也基于這一CPU打造了倚天ECS，借其算力和功耗優(yōu)勢來賦能視頻云轉(zhuǎn)碼業(yè)務(wù)，并對阿里自研的HEVC、AVC編碼器s265、s264編碼器進(jìn)行了深度的優(yōu)化。比如在高并發(fā)的視頻編解碼任務(wù)下，倚天710也不會大幅降頻，從而維持高性能運(yùn)轉(zhuǎn)。

而相比之下，基于x86架構(gòu)的CPU在高并發(fā)的情況下，就會為了控制功耗而選擇降頻，從而影響了單核的編解碼性能。目前阿里云也已經(jīng)將ECS部署在視頻云點(diǎn)播上，大幅提升編碼性能的同時，還些許提高了壓縮率，實(shí)現(xiàn)了成本與效率雙贏，滿足視頻云生態(tài)的高清化普及。

更復(fù)雜的H.266

最后我們再來看看2020年推出的VVC編碼，也就是H.266編碼。H.266相較于H.265，壓縮效率提高了50%，但編碼的復(fù)雜程度也提升了近十倍。騰訊在H.266第一版標(biāo)準(zhǔn)確定后不久，就已經(jīng)推出了經(jīng)過優(yōu)化的266解碼器，并針對Arm平臺做了優(yōu)化，可靠單核解碼1080p，多核實(shí)現(xiàn)4K串流。

2021年7月，騰訊云宣布商用H.266編解碼標(biāo)準(zhǔn)，其轉(zhuǎn)碼和媒體處理應(yīng)用將支持H.266，播放器和其他產(chǎn)品將支持H.266解碼，幫助用戶節(jié)省空間和帶寬的同時保證視頻質(zhì)量，這也使其成了首個支持H.266標(biāo)準(zhǔn)的云服務(wù)廠商。

但無論是云端還是終端，支持H.266硬件編解碼的芯片并不多，已知的有聯(lián)發(fā)科的Pentonic2000/1000/700電視芯片以及瑞昱的RTD1319D機(jī)頂盒芯片，至于軟件編解碼的方案在效率上肯定是難以與硬件方案比肩的。

問題在于目前H.266尚沒有獲得大規(guī)模普及，就像當(dāng)年的H.265一樣。H.265推出不久，硬件加速解碼并沒有完全普及，且因?yàn)槭跈?quán)限制不少公司沒法提供軟件支持，但如今H.265帶來的體積和畫質(zhì)優(yōu)勢。

小結(jié)

從主流流媒體平臺來看，AV1、HEVC、AVC三者仍會是短期內(nèi)的首選，但如果視頻內(nèi)容生態(tài)逐漸轉(zhuǎn)向8K、120FPS這樣的超高規(guī)格，效率更高的H.266將成為最理想的編碼，也會催生出一批新的編解碼硬件。

至于視頻直播應(yīng)用，最適合的還是XilinxAlveo加速卡或英偉達(dá)GPU這樣的方案，因?yàn)檫@種場景追求的還是低延遲傳輸高質(zhì)量圖像。CPU的軟件編解碼方案雖然靈活性更高，但在實(shí)時傳輸上還是稍遜一籌，作為視頻流媒體網(wǎng)站離線編解碼的高性價方案倒是很合適。