讓高清視頻“活起來”

　　導讀： 
　　騰訊視頻雲針對H.265/HEVC 轉碼性能的基準測試表明：在單任務延遲條件下，英特爾^®至強^® 鉑金 8180 處理器的轉碼性能是英特爾^® 至強^® E5- 2699 v4 處理器的 2 倍，而在全吞吐量條件下，前者的轉碼性能是後者的 1.4-1.5 倍。
　　3G 時代有圖文，4G 時代有視頻，隨着手機的性能大幅提高，影音功能逐步完善，配合 4G 網絡，短視頻、視頻站等應運而生，Netflix 推出的《黑鏡：潘達斯奈基》，觀衆可以使用遙控器在特定的時間節點通過遙控器或者觸摸屏幕來做出一些對劇情走向產生影響的選擇。
　　人們認爲，這就是未來即將出現的互動視頻中，這也意味着所帶來的硬件需求也是現在絕大部分設備無法支持的。
　　這樣的趨勢下，企業和消費者希望存儲、編輯和傳輸的媒體文件日益增多，從現在看來，4K 和H.265 等新一代高清分辨率及視頻格式的採用增加了每個媒體文件的大小。這兩點使得各種規模的企業，以及普通消費者在處理與視頻相關的任務時面臨的困難越來越多，因此他們紛紛轉向雲服務提供商尋求幫助。
　　2019 年，數字中國萬里行團隊在北上南下的數據中心之旅中，除了關注數據中心基礎架構的創新，更聚焦基礎架構之上的業務創新和應用場景，對於雲服務商來說，視頻服務恐怕是移動互聯網時代熱度最高的應用服務之一，白熱化的市場競爭讓最終用戶都有着最苛刻的評判標準。如何在殘酷的競爭中脫穎而出？如何通過更優化的視頻轉碼能力來提升視頻質量？
　　在考察中，我們發現，傳統公有云服務雖然也極端重視算力的提升，但其終究並非針對視頻轉碼而專門構建，爲此，雲服務提供商借助英特爾處理器等帶來的先進算力來提供專門的視頻轉碼雲服務。比如騰訊雲，就以英特爾^®至強^®可擴展處理器爲基礎，構建萬臺量級的轉碼集羣。
　　目前音視頻技術的發展現狀更偏向於清晰、流暢和品質這三者的博弈，對於視頻來說，體育賽事、遊戲等領域對直播清晰度要求不斷提升，國家政策也在鼓勵 4K 和 8K 的增長，這些因素使得超高清晰度視頻內容成爲音視頻技術發展的重要方向，與此同時，人們開始追求更多的趣味性和附加能力。
　　但對於雲服務商來說，硬件計算能力或者軟件性能並沒完全跟上，這使得成像品質以及其他附屬能力所需要的計算能力也位於了問題之列；一如既往的，無論是 4G 還是即將到來的 5G 時代，網絡的制約在能預計的時間內，依然也還是一個不可忽視的影響因素之一。
　　這樣的需求，需要強大的視頻轉碼能力來支撐，這通常是一個高負荷的運算過程，計算性能是制約其工作和服務效率的最大瓶頸，而且該過程還需要軟硬件的緊密配合，或者說是彼此間的充分優化才能達到最佳效果。
　　在硬件方面，往往需要配備性能強的處理器以保證視頻轉碼的高效和可靠，以避免出現花屏、抖動等現象；軟件方面，H.265/HEVC（High Efficiency Video Coding，高效視頻編碼）作爲新一代的視頻編解碼標準，在高壓縮比下依然能確保高清晰的視頻質量，非常適於在移動互聯網環境下使用，因此受到了主流網絡視頻直播平臺，以及主打視頻服務的雲服務提供商的青睞。
　　轉碼服務帶給用戶的，是統一的、高質量的視頻體驗，這意味着無論用戶處於什麼位置，利用什麼帶寬接入，使用什麼設備觀看視頻，享受到的都是最優化的視聽感受。這需要轉碼服務將原始碼流高速轉換爲更適於用戶環境的視頻編碼。
　　<strong>視頻轉碼的能力，正是雲服務提供商應對這些需求的核心能力</strong>，其作用是將已經壓縮編碼的視頻碼流轉換成另一種格式的視頻碼流，而且在轉換的過程中，還要考慮到視頻要用到的網絡傳輸條件，接受它們的終端設備的處理能力及其屏幕尺寸和分辨率等多重因素的影響。
　　以目前所有視頻服務中最爲火爆的類別——視頻直播爲例，它要求的視頻轉碼能力必須是要做到實時或近乎實時地爲處於不同位置，使用不同帶寬的網絡接入，並使用不同設備觀看視頻的觀衆提供碼率及格式能與其條件相匹配的視頻流，來保證他們都能獲取相對優化的體驗。
　　但這並非易事，以適於移動互聯網的H.265/HEVC 視頻編碼爲例，因其算法和數據結構的複雜性，其編解碼複雜度 4 倍於上一代H.264 編解碼器，因此對執行轉碼工作的處理器以及轉碼軟件有着突出的性能要求。由此可見，轉碼效率的優劣，一方面取決於平臺計算性能、尤其是並行計算性能的好壞，另一方面則得益於針對轉碼軟件的特定優化。
　　英特爾也與雲服務提供商們一起聯合創新，比如英特爾與騰訊雲基於 FFmpeg 打造一條完備高效的視頻產品鏈。
　　目前，許多基於公有云的媒體服務提供商都在開發和部署基於H.265/HEVC 的編解碼器，但因其算法和數據結構的複雜性，使其編解碼的複雜度 4 倍於上一代H.264 編解碼器，因此這類編解碼器對執行轉碼工作的處理器的性能要求，就顯得更爲突出。
　　<strong>提高轉碼效率的核心，是提升計算性能以及對轉碼軟件進行特定優化。</strong>
　　在這種情況下，高性能的英特爾^® 至強^® 處理器，特別是最新一代英特爾^® 至強^® 可擴展處理器，就格外受歡迎，因爲其全新微架構及英特爾^® AVX-512 技術，可輸出視頻轉碼所需的強勁性能。
　　騰訊視頻雲針對H.265/HEVC 轉碼性能的基準測試就表明：在單任務延遲條件下，英特爾^® 至強^® 鉑金 8180 處理器的轉碼性能是英特爾^® 至強^®  E5- 2699 v4 處理器的 2 倍，而在全吞吐量條件下，前者的轉碼性能是後者的 1.4-1.5 倍。
　　在軟件層面，這些雲服務提供商們因其硬件多采用英特爾架構平臺的緣故，也希望多使用針對英特爾^® 架構進行過調優的視頻轉碼方案。
　　現在優化後的視頻轉碼雲服務已在各地的實踐中獲得豐碩成果，例如在與互聯網視頻平臺芒果 TV 的合作中，騰訊雲提供的直播同步錄製功能，不僅幫助芒果 TV 解決了直播轉點播等剛性需求，還幫助芒果 TV 對海量高清節目內容進行了高效的轉碼、存儲和內容管理，實現了對多碼率/多終端播放的支持。
　　除了提升視頻轉碼服務能力，騰訊雲在音、視頻解決方案中新增的視頻智能化分析服務能力，它能夠允許用戶在網絡遊戲直播、美容直播、足球比賽直播等 25 種場景中，對視頻實施分類、打標籤以及抽取精彩畫面等操作，從而幫助用戶更爲便捷地根據視頻內容，衍伸出豐富多樣的應用與服務。藉助於英特爾深度學習加速技術使效率提升到原來的 3.26 倍。
　　而在即將到來的 5G 時代，人們現有的娛樂方式必將發生改變，們將體驗到比現有手機網絡快上數十倍的網速。在這種網速條件下互動視頻這一傳統視頻升級產品的出現並爆發，互動視頻將會成爲未來主流，對於硬件資源需求要翻番。
　　我們認爲，未來體積更大體驗更好的互動視頻將代替傳統的普通視頻成爲影音娛樂的新選擇，而強大的計算性能與先進的基礎設施架構將是雲服務商在視頻服務領域挑戰舊格局的有力武器，也是英特爾面向未來雲市場的左膀右臂。現在，雲服務商們正以英特爾至強可擴展處理器和軟件定義基礎設施爲抓手，爲新型雲服務賦能。