FPGA+CPU助力數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)圖像處理應(yīng)用體驗與服務(wù)成本新平衡

1. 為什么需要圖片加速？ 

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/202003/410679.htm

目前，圖片處理的需求正在快速成長，即源于用戶生成內(nèi)容，視頻圖片抓取等方式的圖片縮略圖生成，像素處理，圖片轉(zhuǎn)碼、智能分析處理需求不斷增加。眾多應(yīng)用迫切需要高性能，高性價比的圖片處理解決方案。

在這種情況下，數(shù)據(jù)中心面臨著一個核心的考驗--即用戶體驗與服務(wù)成本之間的平衡?？偟貋碚f，目前存在的純CPU處理方案，TCO（服務(wù)器、電費(fèi)、帶寬、場地人員 成本）相對高昂，用戶體驗也相對較差。

2 . 解決方案

2.1. ThunderImage JPEG2JPEG縮略圖方案

鑒于此，深維科技推出了基于FPGA+CPU異構(gòu)計算的解決方案-JPEG2JPEG，通過高性能FPGA分擔(dān)CPU處理任務(wù)，其所帶來的優(yōu)勢是20倍吞吐性能提升，20倍延遲的降低，5倍實際成本的節(jié)省以及10倍的能效比提升。

JPEG2JPEG縮略圖方案是將用戶上傳的圖片進(jìn)行高質(zhì)量的縮放，即可滿足絕大多數(shù)應(yīng)用場合需求，例如，微信接收的一般都是縮小后的圖片?？s略圖是一項大量的、高并發(fā)的需求，針對4K圖像輸入，輸出縮放至1024x768、640x480的場景。目前，JPEG2JPEG縮略圖方案可以實現(xiàn)吞吐量550張、延遲約58ms的高性能效果。

2.2 . ThunderImage JPEG2WebP轉(zhuǎn)碼方案

WebP的需求主要來自于對帶寬成本的節(jié)省。WebP相較于JPEG，在同等圖像質(zhì)量情況下，壓縮率可以提升25%~34%，相應(yīng)的對帶寬成本的節(jié)省更加明顯，并且因為傳輸數(shù)據(jù)量的減少，延遲也會隨之降低，進(jìn)而帶來用戶體驗的提升。但與此同時，WebP也存在一項問題，其計算復(fù)雜度是JPEG的10倍，對服務(wù)器的性能要求也更高，進(jìn)而造成部署成本的提升。

深維科技的ThunderImage JPEG2WebP轉(zhuǎn)碼方案，通過FPGA加速帶來10倍左右的性能提升，進(jìn)而降低WebP的復(fù)雜度及服務(wù)器成本。ThunderImage JPEG2WebP轉(zhuǎn)碼方案支持Baseline、Main、Ultra幾種類型，實現(xiàn)了對WebP M4以及M6模式的支持，并且支持了M4的比特級一致（與CPU參考軟件輸出結(jié)果每比特一致）。