Xilinx? Alveo? U200加速卡助力深維科技 （DeePoly）ThunderImage轉碼解決方案提供創新的多媒體演示體驗

移動互聯網技術的發展和海量內容的的爆炸性增長，驅使內容服務提供商使用大量動畫圖形推廣自己的內容。盡管GIF仍然是網絡上常用的動圖格式，但是因為其相比靜態圖片更大的尺寸及編解碼技術，常常會因為網速及編解碼計算性能等問題，導致不佳的用戶體驗，有時甚至導致內容不可用。WebP動畫圖形處理是GIF的絕佳替代方案，但是其高度復雜的計算及其造成的過高的時延，使得該方案缺乏可行性的技術支持。

為了解決WebP動圖轉碼的時延問題，深維科技選擇賽靈思Alveo? U200加速卡打造了其ThunderImage GIF2WebP動圖轉碼解決方案，使得內容提供商擁有了前所未有的網絡多媒體演示體驗。

圖1：基于深維ThunderImage GIF2WebP動圖轉碼解決方案的轉碼流程演示

市場挑戰

隨著移動互聯網內容的爆發性增長，越來越多的互聯網內容服務商開始在網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產品。

盡管目前網絡上主流動圖格式仍然是GIF。但最新一版GIF規范制定于32年前（1989年），當今的軟硬件環境較當年已經發生了天翻地覆的變化，GIF文件特有的占用空間大、色彩表現力有限、終端解碼效率差等問題，顯得越發突出，導致動圖相關功能網絡帶寬占用大、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應運而生。WebP的優勢非常明顯，包括大幅縮小文件大小，節省網絡流量，降低傳輸時延。在不做縮放的情況下，轉換為WebP動圖將可以節省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平均可節省62%的空間（根據我們采樣的小規模數據）。此外，WebP動圖相比GIF，在畫質上也實現了顯著提升，同分辨率文件大小可縮減75%。

圖2：根據我們采樣的小規模數據，同分辨率的WebP圖像比GIF平均節省62%的空間

然而，雖然WebP 解決了尺寸和圖像質量的問題，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動圖轉碼方案。 Alveo U200 基于賽靈思16 nm UltraScale? 架構，旨在為包括機器學習推斷、視頻轉碼和數據庫搜索與分析在內的數據中心重要工作負載，提供當前 CPU 無法實現的性能。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。

圖： ThunderImage GIF2WebP方案

深維科技CEO 樊平表示：“賽靈思高性能的異構處理平臺，助力ThunderImage GIF2Webp方案全面解鎖了WebP動圖畫質高、體積小的優勢，為廣大的互聯網內容服務商帶來了多媒體展示的全新體驗?！?/p>

具體而言，ThunderImage GIF2Webp動圖轉碼方案實現了：

1.超低時延

對比CPU方案，ThunderImageGIF2WebP動圖轉碼方案將轉碼處理時延 （ 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、內存為256GB DDR4。測試輸入為1000張GIF動圖，輸出為400x400 WebP動圖。測試數據基于Xilinx Alveo U200加速卡。）

2.全新畫質體驗

由于WebP相較于GIF強大的壓縮能力和色彩表現能力（24bit vs 8bit），相較于GIF方案ThunderImage GIF2Webp可以呈現遠比前者更細膩、更高清的畫質體驗。

3.超高魯棒性

在業務極限載荷的情形下，GIF2WebP轉碼處理時延較常規時延波動不超過10%，從而有效提升服務可靠性。

4.低功耗

方案充分利用賽靈思加速卡低功耗特點，相較CPU的GIF2WebP方案，為客戶節省10%以上的能耗。

5.流量節省

相較GIF方案，此方案可以立即為用戶節省50%以上的網絡流量。

6.小尺寸

相較CPU的GIF2WebP方案，客戶可節省10%以上的物理空間。

圖3：實測結果，400*400延遲，平均比CPU方案降低15倍

設計成效

2021年1月，深維科技ThunderImage GIF2Webp動圖轉碼方案作為國內首款基于高性能FPGA異構計算的SaaS動圖轉碼產品，正式上線阿里云市場。甫一上市，已經開始為國內領先影視類視頻提供商南瓜電影的影片動態海報功能提供服務。

南瓜電影COO莊徐麟表示：“南瓜有大量優秀影片，因為沒有有效的方法使之在節目清單中脫穎而出，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、興趣社群、手機動態屏保、社交媒體等眾多領域被廣泛應用。