為了保證YouTube的觀看體驗，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每月數(shù)據(jù)上限的困擾。
Google在一次獨家采訪中向CNET透露，目前有數(shù)千種芯片正在Google數(shù)據(jù)中心中運行。如果您今天上傳視頻，幾乎可以肯定的是Argos芯片會對其進行處理，以便可以在世界各地觀看。一個特別的好處是：當它處理高分辨率4K視頻時，可以在幾個小時內(nèi)完成，而無需花費幾天的時間。
谷歌在周三的ASPLOS大會上首次詳細介紹了其Argos芯片，從而使人們難得一見其數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部運作情況。負責YouTube龐大基礎架構(gòu)的Google工程部副總裁Scott Silver說，由大約100名Google工程師組成的團隊從2015年開始設計該系列第一代芯片。最近幾個月，谷歌開始逐步采用其第二代Argos芯片，這也推動了視頻壓縮的發(fā)展。
Silver說：“客戶必須以一種或另一種方式為帶寬付費。” “我們的目標是確保人們在任何設備上都能獲得最高質(zhì)量的視頻。”
設計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的更多控制權(quán)，該處理器為MacBooks和新款iPad Pro和iMacs提供動力。M1的設計使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)品時間表，而不是Intel的產(chǎn)品時間表。更類似于YouTube的情況是Amazon Web Services的Graviton 2芯片，可降低計算成本。
每分鐘上傳500小時的YouTube視頻
在YouTube上，處理視頻是一項艱巨的任務。每分鐘，全球會有500個小時的視頻上傳到Y(jié)ouTube。這意味著Google必須進行大量轉(zhuǎn)碼，將這些原始上傳的視頻轉(zhuǎn)換為不同的壓縮格式，并使其適應不同的屏幕尺寸。而這正是Argos的工作。
YouTube服務器使用帶有兩個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算優(yōu)先級。對于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)。
考慮到設計和制造芯片，在Google數(shù)據(jù)中心中使用該芯片并支付YouTube巨大的電費和網(wǎng)絡使用費的成本，Argos的視頻處理效率是傳統(tǒng)服務器的20到33倍。
在YouTube上，處理視頻是一項艱巨的任務。每分鐘，我們會將500個小時的視頻上傳到Y(jié)ouTube。這意味著Google必須進行大量轉(zhuǎn)碼-將這些原始上傳的視頻轉(zhuǎn)換為不同的壓縮格式，并使其適應不同的屏幕尺寸。這就是為什么Google設計定制芯片值得的。
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帶來了推動作用。考慮到在大流行期間我們還觀看了25％的視頻，所以這對我們有很大幫助。
創(chuàng)建視頻“變體”
當您上傳視頻時，YouTube會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。這是因為在手機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)絡容量。
Silver補充說，在某些移動網(wǎng)絡速度較慢的地區(qū)，YouTube甚至會以較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Argos芯片都有10個模塊來處理視頻，Google則將兩個Argos芯片放在每個電路板上。
Argos芯片還創(chuàng)建使用不同壓縮格式編碼的版本。Silver說，每個原視頻都會變成10到15種變化。
推動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)中的一個巨大爭論點。多年來，高級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，它推動了互聯(lián)網(wǎng)和手機上視頻的首次爆炸。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，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)建了一個名為AV1的新編解碼器，該編解碼器贏得了Apple的認可，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)絡使用量，或者當以前的網(wǎng)絡僅支持1080p流時，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，還需要花費數(shù)年的時間。例如高通公司在其新的Snapdragon 888芯片中缺乏對AV1的支持，盡管AV1粉絲曾承諾在2020年的智能手機中支持AV1。
第二代Argos芯片增加了AV1支持，這是手機制造商增加支持的主要動力。
Siliver說：“制造芯片或設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。”