Consumimos tantos vídeos no YouTube, mas raramente paramos para pensar na mágica que está acontecendo nos bastidores que nos torna mais fácil assistir a vídeos e transmissões ao vivo em uma variedade de dispositivos. Nos últimos seis anos, o Google tem se ocupado aprimorando o processo de fazer um vídeo carregado no YouTube e transformá-lo em 10 a 15 variações com diferentes resoluções e formatos de compressão. Assim o Google está construindo silício personalizado para transcodificação de vídeo do YouTube.
Google está construindo silício personalizado
No mês passado, o Google disse que estava “dobrando para baixo” o silício customizado em um esforço para “aumentar o desempenho e a eficiência agora que a Lei de Moore não oferece mais melhorias rápidas para todos”. Para esse fim, a empresa contratou o ex-chefe da Intel do Grupo de Desenvolvimento de Núcleos e Clientes Uri Frank para liderar uma equipe de design de chips para servidores em Israel.
Uri está trazendo 25 anos de experiência em design e entrega de CPU personalizada, o que será útil em uma série de projetos do Google, incluindo um SoC personalizado para seus smartphones Pixel. A empresa diz estar interessada em uma integração mais profunda entre CPU, rede, armazenamento, memória e vários aceleradores para transcodificação de vídeo, aprendizado de máquina, criptografia, compactação, sumarização de dados segura e comunicação remota.
O objetivo final é obter melhor desempenho em várias cargas de trabalho com menos consumo de energia e menor custo total de propriedade, algo que é ainda mais aparente no nível do data center do que, digamos, um dispositivo de consumidor. Por exemplo, o Google em 2018 começou a empregar Unidades de Codificação de Vídeo (VCUs) ” Argos ” para acelerar a transcodificação de vídeos enviados ao YouTube, e agora sabemos mais sobre esses novos sistemas.
A transcodificação não é uma tarefa fácil para a empresa, já que usuários casuais e criadores enviam mais de 500 horas de conteúdo de vídeo por minuto, e as pessoas passam mais tempo assistindo a vídeos e transmissões ao vivo a cada ano que passa. Tradicionalmente, a infraestrutura do YouTube dependia de transcodificação baseada em CPU para compactar vídeos de forma que enviasse a menor quantidade possível de dados para o seu dispositivo com a mais alta qualidade possível, o que era caro, lento e ineficiente.
Em comparação, a introdução de Argos VCUs trouxe um aumento de desempenho de 20 a 33 vezes em comparação com a solução anterior do Google que dependia de transcodificação de software bem ajustada em servidores tradicionais. A VCU da empresa é uma placa PCIe de comprimento total que hospeda dois chips Argos resfriados por um dissipador de calor de alumínio bastante grande e parece precisar apenas de um conector de alimentação de 8 pinos para alimentação adicional, semelhante ao que normalmente vemos em placas de vídeo de gama média .
Cada chip Argos tem 10 núcleos que o Google diz serem “núcleos IP prontos para uso” que se conectam a seis chips externos LPDDR4-3200 RAM em quatro canais, para uma capacidade total de 8 GB dedicados para cada Argos ASIC. Cada núcleo é capaz de codificar uma fonte 2160p em tempo real a até 60 quadros por segundo usando três quadros de referência. Ainda assim, por mais poderosas que sejam as VCUs da Argos, o Google as está implantando em um cluster relativamente pequeno de máquinas dedicadas dentro do sistema de servidor existente do YouTube, que é baseado em CPUs Intel Skylake e GPUs Nvidia T4 Tensor Core.
O Google nunca perde uma ocasião para exaltar as virtudes de seu codec VP9 e como ele se compara favoravelmente em termos de qualidade de vídeo com o H264. Desta vez não é diferente, mas a empresa admitiu que leva cinco vezes mais recursos de hardware para codificar, razão pela qual passou os últimos seis anos melhorando a infraestrutura do YouTube com aceleradores de transcodificação personalizados.
Um Argos VPU de segunda geração já está em obras, com suporte para o codec AV1, que oferece até 30 por cento a mais de compressão quando comparado ao VP9 com uma perda de qualidade imperceptível. AV1 requer ainda mais poder de computador para codificar (bem como decodificar para reprodução), mas conta com o suporte de várias empresas, incluindo Amazon, Netflix, Microsoft, Mozilla, Qualcomm, MediaTek e até mesmo da Apple – que tem sido relativamente lenta na adoção de codecs e apenas recentemente adicionou suporte para VP9 no macOS Big Sur 11.3 .
O Google espera que o fornecimento de mais codificações AV1 no YouTube encoraje os fabricantes de hardware a incluir a decodificação acelerada por hardware em novos chips, potencialmente resolvendo o problema do ovo e da galinha no caso deste codec.
Google está construindo silício personalizado para transcodificação de vídeo do YouTube e logo logo você vai usar isso.
