視頻直播行業在欣欣向榮的同時，競爭也日趨激烈，用戶對視頻直播收視體驗提出了更高要求，尤其在行業直播領域更是如此，與一般直播系統不同，行業直播不但對視頻質量要求極高，在降低延遲性方面，也有著非常嚴格的要求，因此對平臺的處理能力有著更為苛刻的要求。而此前常用的行業直播，轉碼設備價格昂貴，且處理能力有限，因此使用服務器CPU支持轉碼，已逐漸成為一個主流趨勢。

 

現在，網宿科技正在憑借自身在CDN服務上得天獨厚的優勢，積極拓展行業直播領域的新天地。

 

 

從網宿科技行業直播方案的架構可以看出，其前端采集的音、視頻需要經過編碼和封裝、轉碼、分發等過程，最終才會傳送到觀眾的設備。由于視頻質量和直播效果受視頻的碼率與格式的影響最大，因此在上述這個過程中，起到最關鍵作用的步驟是視頻轉碼。視頻轉碼的工作原理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，以此來適應收視人群的三個主要的“不同”，即他們所處的網絡帶寬不同、終端的處理能力不同和對收視質量的需求不同。

 

 

 

視頻轉碼的效率會對行業直播的視頻質量造成關鍵性影響。視頻轉碼的過程是先解碼，后編碼，如果解碼編碼的工作效率不高，直接的結果就是收視時可感知到明顯延遲；另一方面，如果解碼編碼差錯率過高，則會造成畫面出現花屏、抖動等現象。

 

視頻轉碼是一個高運算負荷過程，計算性能是提升或制約其工作效率的最關鍵因素，因此必須為其配備強大的處理器，輸出澎湃的處理能力，才能保證視頻轉碼的高效和可靠。為幫助網宿科技應對這一瓶頸，英特爾為其提供了最新一代的英特爾? 至強? 可擴展處理器，這一生力軍的加入，使得網宿科技行業直播方案的視頻轉碼效率迎來了顯著提升。

 

視頻轉碼過程中的壓縮/解壓縮，解碼/編碼等都是典型的并行計算任務，即單一任務可被拆分為多個任務，每個任務交由不同的處理器內核進行處理，完成后再進行組合，因此這類處理任務非常適于發揮出高頻多核處理器的優勢。以網宿科技此次采用的英特爾?至強? 可擴展處理器家族中的英特爾? 至強? 金牌處理器6132為例，它擁有2.6GHz主頻和14個內核，可支持28個線程，能充分地在視頻轉碼任務中展現其高頻、多核、多線程的優勢。同時，英特爾?至強? 可擴展處理器還自帶計算、網絡與存儲協同處理功能，能在保證數據安全的同時提升效率。

 

針對視頻轉碼并行計算任務重的特征，英特爾? 至強? 可擴展處理器集成的英特爾? AVX -512技術做到了舉重若輕，它提供的增強型超寬512位矢量處理能力，可幫助系統處理苛刻的計算任務。

 

英特爾? AVX-512是英特爾目前最新的單指令多數據（Single Instruction Multiple Data，SIMD）指令集技術，借助兩個512位FMA（融合乘加）單元，令視頻轉碼軟件能在512位矢量內的單個時鐘周期內打包處理32次雙精度、64次單精度浮點運算、八個64位整數以及十六個32位整數。與上一代的英特爾? AVX2技術相比，其數據寄存器的寬度、數量以及FMA單元的寬度都增加了一倍。因此，在承接視頻轉碼任務時，顯得更加游刃有余。經實際測試，與上一代英特爾? 至強? E5-2690 v4相比，同樣主頻的英特爾?至強? 金牌處理器6132在網宿科技的方案中，可帶來50%的轉碼性能提升。

 

有了英特爾? 至強? 可擴展處理器這樣的倚天劍，網宿科技行業直播方案也離不開視頻轉碼軟件這樣的屠龍刀。開源軟件FFmpeg是其方案中承擔視頻轉碼任務的主力，它具備非常強大的視頻采集、視頻格式轉換等功能，可輕而易舉地實現多種視頻格式，例如H.264、wma、rmvb、avi等格式的相互轉換。但公版，或者說開源版的FFmpeg沒有針對處理器性能進行調優，英特爾? 至強? 可擴展處理器的很多強大技術特性，例如增強的矢量處理能力，都無法完全釋放其性能潛力。而針對英特爾? 至強? 可擴展處理器進行調優的FFmpeg版本，則能更加充分地利用該處理器的性能優勢，將之轉化為直播用戶和觀眾的收益。

 

為此，英特爾與網宿科技的工程師們一起，根據行業直播所需視頻轉碼任務的需要，以及英特爾? 至強? 可擴展處理器的各項特性，對FFmpeg進行了全面、深入的調優。例如，根據分析結果將FFmpeg中的離散余弦轉換（Discrete Cosine Transformation，DCT）計算針對英特爾? AVX-512進行了改寫。同時，雙方工程師也將目前熱門的x.264(H.264格式所需庫)和x.265(H.265格式所需庫)中的部分熱點函數針對英特爾? AVX-512進行了優化，這些調優方案經測試驗證，都有助于大幅提升視頻轉碼的性能。

 

獲得調優方案后，雙方工程師采用同一視頻源，針對不同英特爾處理器、不同版本的FFmpeg，對它們組合后的視頻轉碼性能進行了測試。在測試中，針對H.265和H.264兩種編碼格式，編碼速度設置為fast、medium兩種，并選用了4k、高清等不同的分辨率，逐一進行了轉換測試，結果如下：

 

 

 

新一代的英特爾? 至強? 可擴展處理器，以及針對它調優的FFmpeg軟件，它們在網宿科技行業直播方案中的組合應用，不僅幫助網宿科技大幅增強了系統視頻轉碼性能，提高了視頻播放質量，提升了用戶滿意度，也讓英特爾針對直播行業細分市場和應用提供的調優方案的有效性和價值得到了充分驗證，進而能夠為該領域中其他細分市場的方案創建和優化提供重要的參考和啟發。

 

未來，英特爾除了繼續為網宿科技提供更新、更強的處理器作為其系統的計算力引擎外，還會繼續基于處理器特性對方案中的不同軟件進行更深入的調優，以期進一步提高系統工作效率。同時，英特爾與網宿科技之間的這種合作模式，也有望擴展到整個直播行業之中，為更多從業者的系統升級和調優需求提供類似的定制化的支持。

 

總結

視頻轉碼過程的效率高低，是影響視頻直播系統質量和效率的關鍵因素之一。視頻轉碼是高負荷的并行計算任務，會給處理器帶來巨大的計算壓力。處理器性能越出色，特別是矢量運算能力越強，就能越有效地降低這一壓力，因此英特爾?AVX-512技術在視頻直播中的應用，迅速收獲了用戶的信任和好評。

 

視頻轉碼軟件是否針對處理器的特性進行調優，會給視頻轉碼的工作效率帶來極大不同，開源軟件FFmpeg通過針對英特爾? 至強? 可擴展處理器的各個特性，尤其是英特爾?AVX-512進行調優，使得其性能得到大幅提升。

 

文章摘自英特爾精英匯

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