A New Paradigm for Video Cloud Native Services

2022 年 11 月 5 日、杭州云栖大会のイノベーションショー（Hall D）において、「Yitian によるクラウドネイティブコンピューティングパワーの新時代を開く」をテーマにした特別セッションが開催されました。Alibaba Cloud インテリジェントビデオクラウド事業部総経理の何亜明氏が、「Yitian を基盤としたビデオクラウドネイティブビジネスの新パラダイム」と題したテーマ講演を行い、Yitian Cloud Server を基盤とするビデオクラウドネイティブビジネスの新たなトレンドについて詳しく紹介しました。本記事は、同講演の内容をまとめたものです。

01 市場シェア首位、Alibaba Cloud ビデオクラウドのエッジ能力が際立つ

コンテンツ表現形式としてのビデオは、現在ライブ配信やショートビデオなど多くの業界をカバーしています。ソーシャルビデオの新時代、すなわち「ソーシャルビデオ」の時代が到来しました。コンテンツ制作の観点では、事前の撮影だけでなく、ビデオ処理、配信、伝播などのプロセスがあり、さらに AI 機能が加わっています。

Alibaba Cloud ビデオクラウドのクラウドサイド統合デジタルインテリジェンスオーディオビデオ機能は、クラウドサイド統合、エラスティックスケーラビリティ、スムーズなインタラクション、技術の包括性、デジタルインテリジェンスのアップグレードなどの優位性と特徴を備えています。ビデオは学際的な分野が生み出す技術領域であり、従来の信号処理、エンコーディングとデコーディング、伝送、ネットワーク、AI などにわたる膨大なコンピューティングニーズには、まず第一にクラウドコンピューティングが選択されると考えています。

IDC レポートにおいて、Alibaba Cloud ビデオクラウドは中国のビデオクラウド市場で総合シェア 4 年連続首位を獲得しています。ビデオは撮影後にライブ配信に直接アップロードされ、配信されるものですが、実際の技術処理は非常に長いリンクを経る必要があり、コスト、ハードル、専門性がいずれも非常に高いことが指摘されています。

ビデオクラウドがクラウドネイティブの最良の事例である理由は、ビデオクラウド全体が Alibaba Cloud ネイティブ上に構築されているためです。上位から下位まで、PaaS と SaaS の両ツールが本質的にサービス指向であることがわかります。弾力性の面では、時間と空間の弾力性に加え、CPU、GPU およびその他の Intel と ARM のヘテロジニアスリソースを備えています。

02 複数のトレンドに対応し、ビジネスシナリオと顧客ニーズがビデオ高解像度技術を前進させる

ビデオの発展には、高解像度化、低レイテンシ化、インテリジェント化、専門化など多くのトレンドが見られます。

高解像度の例を取り上げます。ユーザーの究極の視聴体験に対する感覚的要求により、類似ビデオプラットフォームの標準解像度は最低の SD から 1080P へと引き上げられ、情報量は約 7 倍に増加しました。さらに 4K、8K へと至り、解像度の向上は大量のデータ量の拡大をもたらしました。ユーザーの通常のニーズに加え、コンピューティングパワー、ストレージ、ネットワーク伝送にさまざまな程度の負荷をもたらしています。

同時に、動きの激しいシーンでは、ビデオフレームレートが高いほど視覚体験がよりクリアになり、広色域についても同様です。没入型体験のシーンでは、ビデオの解像度が高いほど没入感が強くなります。これらの現実的な課題が、ビデオ高解像度技術を前進させています。

2 つ目のトレンドは低レイテンシです。同じサッカー試合のライブ配信を視聴している場合、隣の家では既に歓声が上がっているのに、自分の画面ではまだ選手がゴールを決めていない、というのが遅延の問題です。一般的なブロードバンドテレビでさえ 5 秒以上の遅延があります。しかし、VR や AR など低レイテンシへの要求が高い没入型体験の台頭に伴い、基盤となるコンピューティングパワーやチップへの要求も高まっています。

低レイテンシであっても高ビットレートであっても、核心はビデオコーディングです。ビデオ規格がアップグレードされるたびに、技術複雑性は 10 倍に増加します。世代交代ごとにコーデックの品質ビットレートは 50% 低減されますが、ビデオのアップグレードによるデータ量の増加は 2 倍以上であり、これが 2 つ目の矛盾です。同時に、ムーアの法則は減速しており、コンピューティングパワーの成長が 8K や VR のリアルタイムライブビデオ処理に追いつかず、複雑性とコンピューティングパワーの間に 3 つ目の矛盾が生じています。

これら 3 つの矛盾を解決するには、3 つの方向性の組み合わせ、すなわちソフトウェアとハードウェアの連携による高速化、AI 処理による画質向上、クラウドとの協調による体験の保証が必要だと考えています。

ソフトウェアとハードウェアの連携では、CPU の能力を最大限に活用し、演算、エンコーディング最適化、コンピューティングパワーの向上においてハードウェアと組み合わせる必要があります。コンピューティングパワーの向上が主な方向性です。次にインテリジェント処理があります。大量の画像の中で人間の目が注目しない部分を AI 技術でインテリジェントに処理します。最後のポイントはクラウドとの協調です。コンピューティングパワーはクラウド上だけでなく、クラウドとの連携によるポスト処理が可能です。コンピューティングパワーが不足している場合は低解像度のビデオを送信し、エンド側のコンピューティングパワーで超解像処理を行い、高解像度のビデオを生成できます。これらはすべてインテリジェントエンコーディングソリューションです。本講演では「ソフトウェアとハードウェアの連携」に重点を置いています。

03 ビデオクラウドネイティブビジネスが Yitian ECS を採用、信頼性、安定性、柔軟性を実現

Yitian Cloud Server は、ライブ配信、オンデマンド配信、メディア処理などのビデオクラウドネイティブサービスにおいて、信頼性、安定性、柔軟性の優位性を発揮できます。多くのサービスを組み合わせることができ、時間計算量とアルゴリズムの複雑性も組み合わせることが可能です。

コンピューティングパワーへの需要は常に存在します。多くのアクティビティではピーク時に異なるコンピューティングパワー要件があり、Yitian チップの採用によりビデオクラウドはより優れた選択肢を得られます。新製品ではオーバークロックや周波数低下などの問題が発生することがあり、ビジネスの複雑性とジッターを増大させます。ARM チップと Yitian の組み合わせを採用することで、より高い安定性を実現しています。コンピューティングパワーを分散型で異なるプールに配置することで、実際の障害発生時のビジネスのフォールトトレランス能力も向上しています。

アルゴリズムレベルでは、自社開発の S263 および S265 コーデックと ARM チップの組み合わせにより、多くの効率改善がもたらされました。エンジン開発の過程で、ARM が各種ビデオ、サブパッケージ、ファイル、ストリーミングメディアなどのプロトコルとの適合プロセスにおいて非常に柔軟であることがわかりました。同時に、ARM チップのアーキテクチャはビデオクラウドのトランスコーディングビジネスにもより多くの選択肢をもたらしています。

スケジューリングの面では、ARM チップの採用後、シングルマシン上のリソース使用率を測定した結果、CPU 使用率を 95% まで引き上げることができ、ビデオクラウドの CPU 使用率を 10% 向上させることができました。

ビデオコーディング技術の面では、ARM は命令セットの容易な移行を実現する強力なツールを提供しています。高い同時処理能力を持つ命令やプロセスの最適化において、アーキテクチャ設計上の天然的な優位性があり、ビデオクラウドのコーデックとの組み合わせにも優れています。

前述の図に示すように、ARM への移行後、大規模な高速アルゴリズム最適化との連携により、S264 および S265 は C7 と比較してそれぞれ 31.9%、33% の性能向上を実現しました。

性能の向上はコスト削減と遅延の低減をもたらしました。ビデオクラウドは典型的な大規模ビデオ処理シナリオのビジネスであり、コストと体験は企業の核心的な競争力です。

Yitian の優れたコンピューティングパワーにより、8K ビデオのリアルタイムライブ配信も可能になっています。

AI の面では、推論と適応の両面で過去の x86 アーキテクチャと比較して性能を継続的に向上させており、ビデオクラウドのビジネスコスト削減にも積極的に貢献しています。同時に、ARM ベースのハイブリッドモデルもビデオクラウドのオンデマンド配信サービスに導入されています。

04 Yitian ECS + ARM チップでコンピューティングパワーの優位性を発揮し、核心的競争力を構築

顧客のニーズとビジネスシナリオは、ビデオ技術にさらなる課題をもたらしています。より鮮明で、よりスムーズで、レイテンシが低く、高解像度な体験を実現するには、コンピューティングパワーの面で強力なサポートを提供する必要があります。今後も Yitian Cloud Server および ARM チップと深く連携し、コンピューティングパワーの優位性を最大限に発揮していきます。