更智能的视频压缩如何创造可持续的未来

体育直播尤其容易受到气候变化的影响，从极端天气事件的干扰，到成本上升和物流挑战。随着减少体育媒体制作碳足迹的压力日益增大，编码和压缩技术正成为该行业更广泛的可持续发展努力中的有力工具。媒体技术生态系统中的公司正在改进其编解码器策略，以在不影响质量或性能的情况下降低能耗。

对于 Net Insight 首席技术官集团解决方案领域专家 Paul Evans 来说，可持续的媒体传输始于围绕编解码器和计算做出更明智的决策。“视频压缩最终是在比特率和质量之间取得平衡，需要考虑几个重要的因素，”他说道。

Evans 指出，由于 H.264 (AVC) 的互操作性和相对较低的计算需求，它仍然是许多广播环境中的首选。H.265 (HEVC) 可以更好地节省带宽，但也有一个缺点。“它的处理复杂度要高得多，”Evans 说，“它通常需要硬件加速器，并且由于计算需求较高，功耗也更高。”

另一方面，JPEG XS 则优先考虑超低延迟和简洁性。它总体功耗较低，但压缩效率较低，导致比特率较高。“网络连接通常决定着最终决策；带宽有限时可能更倾向于 HEVC，而低延迟环境则可能更适合 JPEG XS，”Evans 说道。“或者，包括连接性和编解码处理在内的总成本也会影响选择，而功耗通常仅被视为次要因素。”

通过基于硬件的编码实现效率是许多供应商的首要任务。“只要有可能，我们就会使用视频编解码器的硬件实现，”Vitec 研发高级副总裁 Eric Deniau 表示。“它们的能效比基于软件的解决方案高出五到十倍，同时仍能提供高质量的输出。”

当现成的硬件不适用时，Vitec 会开发定制设计，以最大限度地提高能源效率。“我们的内部开发重点是在保持视频质量的同时最大限度地降低算法复杂度，从而使我们能够创建高效的编码解决方案，”Deniau 说道。“我们的下一代硬件编码器将支持 VVC (H.266)，与之前的标准相比，它提供了更高的压缩效率和更低的比特率要求，所有这些都将可持续性放在设计的首位。”

Appear 营销与传播副总裁 Matthew Williams-Neale 表示，Appear 结合“尖端编解码器支持与节能设计”，直接帮助内容制作者实现可持续发展目标。

该公司基于硬件的 X 平台可在 2RU 机箱内编码多达 96 个高清 AVC/HEVC 或 JPEG XS 通道。“这种紧凑的设计意味着更少的硬件、更少的散热需求和更低的能耗，”Williams-Neale 说道。“在编码超高清通道时，X 平台的二氧化碳排放量比领先竞争对手的编码器减少了 38 倍。”

Williams-Neale 继续说道：“通过在 X 平台原生提供 JPEG XS 编码/解码，Appear 允许制作团队通过 IP 网络传输高比特率视频，且延迟几乎可以忽略不计。HEVC 的超低延迟模式可实现贡献源端到端的玻璃到玻璃延迟低于 150 毫秒。”

压缩率的每一次渐进式提升，无论是 HEVC 降低 50% 的比特率，还是 JPEG XS 的延迟优势，都意味着相同输出所需的资源更少。这种方法不仅降低了运营成本，也符合行业对更环保生产实践的追求。

可持续性已融入 Ateme 的视频交付方法。其 Titan 和 Kyrion 解决方案集成了最新的压缩标准：HEVC、AV1 和 VVC——用于实时或按需编码。该公司一直在提高压缩密度，并消除不必要的打包或多路复用，以降低硬件要求和处理负载。Ateme 已证明，其在搭载 AMD EPYC 处理器的服务器上的编码可在不影响性能的情况下降低约 50% 的功耗，这显然将显著减少二氧化碳排放量。

该公司更广泛的可持续发展举措还包括实现即时打包和共享直播/时移工作流程，以减少存储和处理浪费，并应用分析和人工智能，根据设备功能和观众需求动态定制编码配置文件。这些技术组合可降低比特率，并降低整个交付链（从网络和CDN到数据中心和用户设备）的能耗。

远程压缩

远程制作是编解码器能够实现实际节能效果的另一个领域。“虽然像我们设备那样压缩音频和视频在传输视听内容时可以节省资源，但在远程制作中，我们的设备才能发挥显著的可持续作用，”Prodys 应用与销售工程师 Rafael Pérez López 说道。

Prodys 的 Quantum 系列支持远程评论和控制，使操作员能够通过 MCR 管理安装在家中的评论位置。“它不仅提高了效率，还显著降低了人员出行和设备运输相关的成本和碳足迹。”

Appear 的编码工具还使广播公司能够重新设计远程制作的工作流程。Williams-Neale 重点介绍了一家全球电子竞技公司，该公司已迁移到 X 平台，用 ST 2110 原生 HEVC 编码器取代了传统的 SDI 硬件，从而减少了占用空间并降低了功耗。“通过使用高效的编解码器通过 IP 发送贡献信号，而不是在每个场馆部署大量工作人员和转播车，他们显著减少了差旅和能源消耗，降低了每项赛事的碳足迹，”他补充道。

北美一家体育流媒体平台最近部署了 Appear 的 X20 媒体处理器，以便在不增加功耗的情况下处理更多直播信号。“该解决方案在一个紧凑的系统中编码了 18 个高清/超高清通道，并解码了 35 个回传信号，能够在不增加功耗的情况下提供实时内容，”Williams-Neale 说道。

合适的规模

供应商也在帮助客户扩展计算能力以满足需求并避免浪费。Net Insight 的 Evans 建议：“使用适合客户需求的硬件可以显著降低能耗。”

他认为可重构 FPGA 平台是平衡能效和灵活性的一种方式。“对于许多用例来说，固定功能的 ASIC 并不可行，而我们灵活的 FPGA 方法有助于在保持性能的同时最大限度地降低硬件成本。”

技术供应商可以通过将硬件加速器与智能编码相结合来降低数据流的功耗。Wowza 解决方案工程副总裁 Barry Owen 表示：“使用 GPU、VPU 或 FPGA 选项可以显著降低处理每个数据流的功耗。”

Owen 强调了更智能地创建 ABR 阶梯，即以不同比特率和分辨率编码的视频流，以优化不同观看者的体验。“如果您使用从 CDN 和播放器收集的数据，就可以更智能地创建 ABR 阶梯，而不会浪费精力创建从未被观看过的版本。”

2023年，Wowza 宣布与 AMD 合作，将 Wowza Streaming Engine 与 AMD 的 Xilinx Alveo U30 加速卡相结合，实现低延迟、大规模视频流的高效转码。最近，Wowza 宣布 Streaming Engine 与 EC2 VT1 AWS 实例兼容，以支持大规模低延迟、节能的流媒体传输。

Owen 表示：“与 AMD 的合作使客户能够大幅提高每台服务器的流密度，从而大幅降低转码流的总体功耗。通过允许客户选择本地、公有云或 SaaS 等部署选项，我们也赋予了他们创建最高效基础架构的灵活性，无需过度配置，避免闲置机器造成的能源浪费。”

Net Insight 的软件平台 Nimbra Edge 也提供了丰富的选择。它支持本地部署和云端部署，并且完全不受云供应商的限制，这意味着广播公司可以根据自身的环境政策调整基础设施选择。“例如，谷歌云自 2017 年以来一直采用 100% 可再生能源，而微软 Azure 和 AWS 也有望在 2025 年实现这一目标，”Evans 指出。

可持续性作为标准

越来越多的公司正在通过长期可持续发展计划正式制定其编解码器战略。Ateme 于 2021 年启动的“绿色交付”计划，为低能耗视频交付提供了一个端到端框架。该计划已帮助 OTT 和 DTH 运营商将能耗较 2018 年基准降低高达 66%。Ateme 也是流媒体绿色化联盟的创始成员之一。

Vitec 建立了 GreenPEG 计划，以规范和扩大其环保工作。在公司内部，该计划鼓励员工节能行为，并提高人们对可持续实践在日常运营中重要性的认识。“从产品开发的角度来看，我们已经在整个产品系列中实现了多项节能功能，包括基于硬件的编码、电源监控和优化的组件选择，”Deniau 说道。“此外，我们的设计流程非常重视产品的长期可持续性，纳入了选择可回收原材料的规则，并设计易于维修和拆卸回收的产品。”

“作为我们可持续发展努力的一部分，我们最近为下一代 MPEG 标准的要求做出了贡献，倡导将能效标准纳入下一代 MPEG 编解码器的要求中，”Deniau 补充道。“到目前为止，这项标准化活动更多地是由性能而非效率驱动的。此次贡献旨在将行业重点转向更可持续的设计原则，并确保环境影响成为未来视频压缩标准的核心考虑因素。”