為了保證YouTube的觀看體驗(yàn),，Google開發(fā)了一款名為Argos 的自定義芯片,，該芯片旨在保證YouTube能夠給用戶提供最佳的視頻質(zhì)量,，并使您免受寬帶或移動(dòng)每月數(shù)據(jù)上限的困擾,。
Google在一次獨(dú)家采訪中向CNET透露,，目前有數(shù)千種芯片正在Google數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行,。如果您今天上傳視頻,，幾乎可以肯定的是Argos芯片會(huì)對(duì)其進(jìn)行處理,，以便可以在世界各地觀看,。一個(gè)特別的好處是：當(dāng)它處理高分辨率4K視頻時(shí)，可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成,，而無需花費(fèi)幾天的時(shí)間,。
谷歌在周三的ASPLOS大會(huì)上首次詳細(xì)介紹了其Argos芯片，從而使人們難得一見其數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部運(yùn)作情況,。負(fù)責(zé)YouTube龐大基礎(chǔ)架構(gòu)的Google工程部副總裁Scott Silver說,，由大約100名Google工程師組成的團(tuán)隊(duì)從2015年開始設(shè)計(jì)該系列第一代芯片。最近幾個(gè)月,，谷歌開始逐步采用其第二代Argos芯片,，這也推動(dòng)了視頻壓縮的發(fā)展。
Silver說：“客戶必須以一種或另一種方式為帶寬付費(fèi),?！?“我們的目標(biāo)是確保人們?cè)谌魏卧O(shè)備上都能獲得最高質(zhì)量的視頻?！?/p>
設(shè)計(jì)定制芯片可能并不適合膽小者,。但是如今，這可能是取得成功的重要途徑。
例如,，蘋果公司通過其M1處理器掌握了其命運(yùn)的更多控制權(quán),，該處理器為MacBooks和新款iPad Pro和iMacs提供動(dòng)力。M1的設(shè)計(jì)使Apple可以延長電池壽命,，添加AI加速器和公司想要的其他電路,，并遵循Apple自己的產(chǎn)品時(shí)間表，而不是Intel的產(chǎn)品時(shí)間表,。更類似于YouTube的情況是Amazon Web Services的Graviton 2芯片,，可降低計(jì)算成本。
每分鐘上傳500小時(shí)的YouTube視頻
在YouTube上,，處理視頻是一項(xiàng)艱巨的任務(wù),。每分鐘，全球會(huì)有500個(gè)小時(shí)的視頻上傳到Y(jié)ouTube,。這意味著Google必須進(jìn)行大量轉(zhuǎn)碼,，將這些原始上傳的視頻轉(zhuǎn)換為不同的壓縮格式，并使其適應(yīng)不同的屏幕尺寸,。而這正是Argos的工作,。
YouTube服務(wù)器使用帶有兩個(gè)Argos視頻處理芯片的電子板。
由于很難提高通用芯片的性能,，因此定制芯片還可以使公司提高自己的計(jì)算優(yōu)先級(jí),。對(duì)于Argos芯片為例，這意味著Google可以籍此降低成本,，讓YouTube用戶更加開心,，并可以提升其首選的視頻技術(shù)。
考慮到設(shè)計(jì)和制造芯片,，在Google數(shù)據(jù)中心中使用該芯片并支付YouTube巨大的電費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)的成本,，Argos的視頻處理效率是傳統(tǒng)服務(wù)器的20到33倍,。
在YouTube上,，處理視頻是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。每分鐘,，我們會(huì)將500個(gè)小時(shí)的視頻上傳到Y(jié)ouTube,。這意味著Google必須進(jìn)行大量轉(zhuǎn)碼-將這些原始上傳的視頻轉(zhuǎn)換為不同的壓縮格式，并使其適應(yīng)不同的屏幕尺寸,。這就是為什么Google設(shè)計(jì)定制芯片值得的,。
Google稱其Argos芯片稱為視頻編碼單元（video coding unit：VCU），在大流行引起的視頻狂潮中給YouTube帶來了推動(dòng)作用,?？紤]到在大流行期間我們還觀看了25％的視頻，所以這對(duì)我們有很大幫助,。
創(chuàng)建視頻“變體”
當(dāng)您上傳視頻時(shí),，YouTube會(huì)立即需要基于原始視頻的新版本,。例如，從1080p視頻中,，它可以創(chuàng)建較低分辨率的720p和360p版本,。這是因?yàn)樵谑謾C(jī)上觀看的人們可能沒有全分辨率版本的屏幕分辨率或網(wǎng)絡(luò)容量。
Silver補(bǔ)充說,，在某些移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)速度較慢的地區(qū),，YouTube甚至?xí)暂^低的幀速生成分辨率較低的版本和視頻。
所有這些處理都是Argos芯片的工作——術(shù)語視頻編碼單元,。每個(gè)Argos芯片都有10個(gè)模塊來處理視頻,，Google則將兩個(gè)Argos芯片放在每個(gè)電路板上。
Argos芯片還創(chuàng)建使用不同壓縮格式編碼的版本,。Silver說,，每個(gè)原視頻都會(huì)變成10到15種變化。
推動(dòng)AV1視頻壓縮的發(fā)展
這些壓縮格式（稱為編解碼器）是行業(yè)中的一個(gè)巨大爭論點(diǎn),。多年來,，高級(jí)視頻編解碼器來自美國電影專家組（Motion Picture Experts Group）。眾多技術(shù)公司創(chuàng)建了格式,，然后為使用編解碼器所需的專利授予了許可,。這就是H.264編解碼器（也稱為AVC）的起源，它推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)上視頻的首次爆炸,。最近,，該小組創(chuàng)建了HEVC（高效視頻編碼，也稱為H.265）和VVC（多功能視頻編碼或H.266）,。
專利問題證明是棘手的,。授權(quán)的成本可能很高，而且限制與Google所偏愛的開源軟件哲學(xué)背道而馳,。Google為VP8和更高版本的VP9編解碼器提供了免版權(quán)費(fèi),，并作為開源來嘗試抵消這種趨勢。
與H.264相比,，VP9在相同的視頻圖像質(zhì)量下所需的數(shù)據(jù)要少30％,。
作為VP9的繼任者，Google和Mozilla,，Cisco,，Microsoft，Amazon和Netflix等盟友組成了開放視頻聯(lián)盟,。他們創(chuàng)建了一個(gè)名為AV1的新編解碼器,，該編解碼器贏得了Apple的認(rèn)可，而Apple才剛剛開始受到青睞。
AV1可以將視頻質(zhì)量再提高30％,，從而減少了網(wǎng)絡(luò)使用量,，或者當(dāng)以前的網(wǎng)絡(luò)僅支持1080p流時(shí)，可以讓YouTube發(fā)送4K流,。
破解雞和雞蛋問題
現(xiàn)在,， AV1在某些Web瀏覽器中可用，例如Chrome,，F(xiàn)irefox,，Brave，Edge和Samsung Internet,，并且在線視頻巨頭（例如Netflix和Facebook）現(xiàn)在提供AV1視頻,。但是，要讓編解碼器緊追潮流,，還需要花費(fèi)數(shù)年的時(shí)間,。例如高通公司在其新的Snapdragon 888芯片中缺乏對(duì)AV1的支持，盡管AV1粉絲曾承諾在2020年的智能手機(jī)中支持AV1,。
第二代Argos芯片增加了AV1支持,，這是手機(jī)制造商增加支持的主要?jiǎng)恿Α?/p>
Siliver說：“制造芯片或設(shè)備的人們不希望增加新的解碼器……除非有可用的流?！?“ YouTube所能做的就是打破雞和雞蛋的問題,，使人們能夠獲得更好的體驗(yàn)?！?/p>