近日,莫斯科国立大学举办的MSU硬件视频编码比赛成绩揭晓,腾讯自研的编解码芯片“沧海”包揽了所参加的两个赛道8项评分的全部di一。
同时,腾讯方面透露称,自去年3月顺利“点亮”后,腾讯自研视频编解码芯片“沧海”已经量产并投用数万片。在云游戏、直点播等场景中,沧海目前已面向腾讯自研业务和公有云客户提供服务。
当前,在人工智能、5G和物联网等创新技术的推动下,视频编解码芯片在视频监控、云游戏、云会议、医疗示教、课堂录播、无人值守和直播等领域应用广泛,成为国产芯片自研的一个重要方向。
腾讯芯片闪耀MSU硬件视频编码比赛
MSU年度世界视频编码大赛是quan球范围内有影响力的zhuan业、ding级赛事,在视频编码领域极具影响力,英特尔、谷歌等国际大厂,和国际ding级名校都是赛事常客,近些年国内BAT以及爱奇艺等视频公司也都积极参与。MSU世界视频编码大赛已经举办了十几届,被誉为视频编解码行业发展的风向标。
2021年,腾讯首次以自研编码器Tencent266参赛,在该年度的赛事中,这款产品在高清离线赛道中夺得Y-VMAF、Y-PSNRdi一名的成绩。据介绍,Tencent266有出色的编解码效率,相较于作为基准的x265编码器,这款器件可以节省38%的码率,大幅降低带宽和存储成本。
2019年初,腾讯蓬莱实验室、香农实验室联合启动编解码芯片沧海的研发。在2021年腾讯数字生态大会上,该公司正式对外发布自主研制的三款芯片:AI 推理芯片“紫霄”、视频转码芯片“沧海”和智能网卡芯片“玄灵”。其中,沧海芯片定位视频转码芯片,具备灵活的多核扩展架构、高性能编码流水线、层级化内存布局。沧海芯片的性能优势是采用软件编码器码率控制技术,效率更高,支持高精度运动搜索、全功率失真优化、高效自适应量化,压缩率相比当时业界前沿水平提升30%以上。
根据赛事评选结论,沧海芯片在SSIM (结构相似性)、PSNR(峰值信噪比)和VMAF(视频多方法评估融合) 等多项评价指标上,都能够大幅ling先GPU等行业标杆产品。从数据细节来看,沧海芯片在120fps的高帧率同等质量下,比行业ling先水平进一步节省10%以上的码率;沧海芯片的单帧1080p的编码耗时仅4毫秒,吞吐性能几乎不受到编码参数、视频类型的影响。
图源:MSU硬件视频编码比赛
根据腾讯日前透露的消息,自2022年3月点亮之后,沧海芯片目前已经量产并投用数万片,在云游戏、直点播等场景中,面向腾讯自研业务和公有云客户提供服务。
国产视频编解码芯片实力不俗
正如上文中提到的,视频编解码芯片应用范围很广,尤其是在人工智能、4K、8K等因素驱动下。目前,国产视频编解码芯片的可选择项已经非常多,并且在各自应用领域都有着不错的性价比。
首先看一下海思半导体。目前,在海思guan网上,智慧视觉产品主要关注两个领域,一个是安防,一个是消费类camera。其中,安防也会分为IPC、AI-IPC、NVR、DVR四个细分领域,涉及的产品有Hi3516、Hi3520、Hi3536等,产品内部都集成了H.265/H.264视频压缩编码器;消费类Camera相关产品有Hi3556、Hi3519和Hi3559等,同样都是支持H.265/H.264编码输出。
晶晨股份的相关产品包括A311D、S905、T968等,其中,A311D、S905等芯片都是12nm工艺,根据相关研报,该公司已经有7nm视频芯片的研发计划。A311D是目前的旗舰系列芯片,能够带来4Kp75 10bit H.265, VP9, AVS2 ,4Kp30 H.264,1080p60 H.265, 1080p30 H.264解码能力。
全志科技V系列是该公司针对智能视觉应用开发的产品,已经广泛应用在智能监控、智能门禁等泛安防领域,以全志科技V316系列芯片为例,内置H.264/H.265视频编解码模块,支持4K@30fps%2BVGA@30fps多码流编码。
国科微视频编解码芯片分为编码和解码,其中解码芯片包括GK6525、GK6323和GK6105S等,GK6525支持8K@120和HDR VIVID全通路处理,支持4K@60视频编码,可满足高清晰视频通话等应用;视频编码芯片包括GK7205、GK7202和GK7102C-A等,GK7205支持H.265 Baseline/Main profile和H.264 Baseline/Main/High profile编码,zui大支持 4M@18fps 多路编码,支持双sensor输入。
瑞芯微视觉芯片产品包括RV1126、RV1109和RV1108。其中,RV1126同时支持2组MIPI CSI /LVDS/sub LVDS和一组16-bit并口输入,支持32bit DDR3/DDR3L/LPDDR3/DDR4/LPDDR4多种内存格式,以及eMMC 4.51, SPI Flash, Nand Flash多种存储类型。在多媒体能力上,芯片zui高支持4K H.264/H.265视频编码和解码。
芯片类型的公司我们在此就罗列这几个具有代表性的公司,相关公司还有中星微电子、紫光展锐、豪威科技、富瀚微、北京君正、恒玄科技等。
当然,由于视频编解码能力在4K、8K和人工智能领域越来越重要,因此方案商目前也在积极地选择自研相关芯片,比如腾讯的沧海芯片。
同类型还有爱奇艺自研了QAV1编码器,字节跳动自研视频编解码器芯片,快手自研智能视频处理芯片StreamLake,海信自研8K画质芯片等。从厂商类型来看,基本上电视厂商、数字视频厂商和网络摄像头厂商都有自研视频编解码芯片的意愿,通过自研能够大幅提升产品性能,增强公司的he心竞争力。
视频编解码芯片和图像处理器芯片、视频桥接芯片、显示驱动芯片等统称为高清视频芯片,近几年这一市场的发展良好,尤其是2021年由于疫情催生出大量远程办公、居家娱乐的需求,高清视频芯片市场大爆发,实现了45%左右的同比增长,市场规模达到1504亿元。近几年,quan球高清视频芯片市场的规模基本都保持着5%左右的年复合增长率,预计到2025年市场规模将达到1897亿元,其中中国高清视频芯片市场的占比预计将超过一半,达到969亿元。
在视频编解码芯片市场,国产芯片已经和国际厂商的芯片水平齐平,编解码技术全面升级到了H.265,内存支持多类型,芯片工艺达到了12nm,zui高画质可支持8K。从市场格局来看,传统视频编解码的豪强基本都是国际大厂和台湾厂商,包括TI、博通、ADI、索尼和联发科。不过,目前晶晨股份、华为海思、富瀚微和瑞芯微等公司都进入到了di一阵营,晶晨股份和海思分别在机顶盒和监控摄像头领域的占比都曾超过60%,富瀚微和瑞芯微在新兴领域则有着不错的开局。
不过,视频编解码芯片基本都是高清视频芯片的一部分,这就导致整体芯片方案的性能有时候会在市场中起到决定性作用。比如在智能电视市场,除了上述公司自研了视频编解码芯片或者画质芯片,绝大多数品牌都还是选择联发科的一体SoC方案,在这一领域,该公司的市占比超过60%,是jue对的市场霸主。
后记
从发展现状来看,往往是应用引导创新的领域,国产芯片都能够有着不错的发展,比如海思在安防摄像头芯片方面的崛起,还有腾讯为了应对直播和高清会议开发的沧海芯片等。而面向未来,视频编解码芯片的战略新高地无疑就是汽车,无论是quan球市场还是中国市场,这一细分市场的份额占比都将超过30%,庆幸的是中国新能源车目前发展迅猛,有着巨大的市场增量需求,国产视频编解码芯片厂商有望借助这波趋势继续提升。