市場挑戰(zhàn)
隨著移動互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的爆發(fā)性增長,越來越多的互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容服務(wù)商開始在網(wǎng)頁上大量使用更加生動直觀的動圖來吸引用戶的眼球,以為用戶提供更鮮活瀏覽體驗,并同時更有效地推薦相關(guān)產(chǎn)品。
盡管目前網(wǎng)絡(luò)上主流動圖格式仍然是GIF。但最新一版GIF規(guī)范制定于32年前(1989年),當今的軟硬件環(huán)境較當年已經(jīng)發(fā)生了天翻地覆的變化,GIF文件特有的占用空間大、色彩表現(xiàn)力有限、終端解碼效率差等問題,顯得越發(fā)突出,導致動圖相關(guān)功能網(wǎng)絡(luò)帶寬占用大、終端解碼負擔重,并最終使APP用戶體驗變差甚至完全不可用。
為解決GIF動圖存在的問題,新的動圖格式WebP應(yīng)運而生。WebP的優(yōu)勢非常明顯,包括大幅縮小文件大小,節(jié)省網(wǎng)絡(luò)流量,降低傳輸時延。在不做縮放的情況下,轉(zhuǎn)換為WebP動圖將可以節(jié)省50% 以上的空間。而對于帶縮放的場景,同分辨率WebP動圖相比GIF平均可節(jié)省62%的空間(根據(jù)我們采樣的小規(guī)模數(shù)據(jù))。此外,WebP動圖相比GIF,在畫質(zhì)上也實現(xiàn)了顯著提升,同分辨率文件大小可縮減75%。
然而,雖然WebP 解決了尺寸和圖像質(zhì)量的問題,其時延問題卻是阻礙其普及的最大障礙之一。 WebP動圖相當于幾十至上百張WebP靜圖的編碼, 計算復雜度非常高,導致此轉(zhuǎn)碼運算時延會非常驚人。使用最快的開源算法在CPU上運行,轉(zhuǎn)碼運算時延動輒十幾秒,這樣用戶的體驗會非常差。
解決方案
針對WebP動圖轉(zhuǎn)碼時延過大的問題, 深維科技選擇采用賽靈思Alveo? U200加速卡打造了ThunderImage GIF2WebP動圖轉(zhuǎn)碼方案。 Alveo U200 基于賽靈思16 nm UltraScale? 架構(gòu),旨在為包括機器學習推斷、視頻轉(zhuǎn)碼和數(shù)據(jù)庫搜索與分析在內(nèi)的數(shù)據(jù)中心重要工作負載,提供當前 CPU 無法實現(xiàn)的性能。借助Alveo U200,深維科技基于該平臺一次性解決了時延、流量、存儲、計算等問題。
深維科技CEO 樊平表示:“賽靈思高性能的異構(gòu)處理平臺,助力ThunderImage GIF2Webp方案全面解鎖了WebP動圖畫質(zhì)高、體積小的優(yōu)勢,為廣大的互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容服務(wù)商帶來了多媒體展示的全新體驗?!?/p>
具體而言,ThunderImage GIF2Webp動圖轉(zhuǎn)碼方案實現(xiàn)了:
對比CPU方案,ThunderImageGIF2WebP動圖轉(zhuǎn)碼方案將轉(zhuǎn)碼處理時延 ( 端到端的單張圖像處理時延 ) 平均縮減15倍。即從十幾秒到幾十秒縮短到零點幾秒到1秒多,這種場景下的WebP動圖技術(shù)就從原來的不可行變成了完全可行。 ( 注:測試基準CPU為Xeon E5-2680v4雙核、內(nèi)存為256GB DDR4。測試輸入為1000張GIF動圖,輸出為400×400 WebP動圖。測試數(shù)據(jù)基于Xilinx Alveo U200加速卡。)
由于WebP相較于GIF強大的壓縮能力和色彩表現(xiàn)能力(24bit vs 8bit),相較于GIF方案ThunderImage GIF2Webp可以呈現(xiàn)遠比前者更細膩、更高清的畫質(zhì)體驗。
在業(yè)務(wù)極限載荷的情形下,GIF2WebP轉(zhuǎn)碼處理時延較常規(guī)時延波動不超過10%,從而有效提升服務(wù)可靠性。
方案充分利用賽靈思加速卡低功耗特點,相較CPU的GIF2WebP方案,為客戶節(jié)省10%以上的能耗。
相較GIF方案,此方案可以立即為用戶節(jié)省50%以上的網(wǎng)絡(luò)流量。
相較CPU的GIF2WebP方案,客戶可節(jié)省10%以上的物理空間。
設(shè)計成效
2021年1月,深維科技ThunderImage GIF2Webp動圖轉(zhuǎn)碼方案作為國內(nèi)首款基于高性能FPGA異構(gòu)計算的SaaS動圖轉(zhuǎn)碼產(chǎn)品,正式上線阿里云市場。甫一上市,已經(jīng)開始為國內(nèi)領(lǐng)先影視類視頻提供商南瓜電影的影片動態(tài)海報功能提供服務(wù)。
南瓜電影COO莊徐麟表示:“南瓜有大量優(yōu)秀影片,因為沒有有效的方法使之在節(jié)目清單中脫穎而出,錯失了被用戶注意的機會,非常的可惜。這是我們一直想要解決的一個問題。采用深維科技的GIF2WebP動圖方案以后,我們就能夠使用播放時間充裕、畫質(zhì)高清的動圖了。通過這種方式展示推薦影片給用戶,可以幫助用戶快速預覽,從而顯著提高觀影概率?!?/p>
除影片推薦外, ThunderImage GIF2Webp還有望在UGC視頻、電子商務(wù)、興趣社群、手機動態(tài)屏保、社交媒體等眾多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。