AMD MA35D: лучший медиаускоритель для стриминга и видеохостинга

Современная видеоиндустрия переживает бурный рост. Платформы стриминга развиваются, число интерактивных сервисов растет, а требования к качеству и задержке трансляций становятся все строже и строже. Из-за этого использования одних лишь GPU-ускорителей будет недостаточно — тут нужна тяжелая артиллерия в виде специализированных ускорителей, например, AMD Alveo MA35D. В этой статье специалисты компании ServerFlow расскажут вам, что из себя представляют передовые решения AMD MA35D, как они работают, где используются, какие у них есть подводные камни, а также сравним AMD MA35D с аналогичными решениями других компаний.

Видеохостинг и стриминг стали одними из самых востребованных индустрий в современном IT-направлении. Ежемесячно такие платформы, как YouTube и Twitch суммарно посещает 2,7 миллиарда человек по всему миру, и все они хотят смотреть видео и прямые трансляции в высоком качестве и без задержек. Из-за таких высоких требований и огромной нагрузки, технологическая основа систем видеохостинга и стриминга начала активно развиваться. 

• Во‑первых, изменились тренды кодеков и форматов видео. Кодек AV1, будучи более эффективным по сжатию и при этом бесплатным, набирает популярность в стриминговых сервисах. Он особенно привлекателен там, где важна экономия пропускной способности. 
• Во‑вторых, интерактивные облачные платформы, такие как облачный гейминг и live-вещание, выдвигают жесткие требования к низкой задержке. 
• В третьих, в самой индустрии постоянно возникают новые форматы. Видеоконференции, e-learning и live-шопинг — это уже не просто видео, это живое взаимодействие, где каждая миллисекунда имеет значение.

Первые серверные инфраструктуры видеоиндустрии могли спокойно справляться с нагрузками и требованиями своего времени, поэтому обработка видео шла через GPU или даже CPU, но со временем эти решения столкнулись с ограничениями: энергопотребление росло вместе с числом параллельных потоков, стоимость универсального оборудования сильно увеличивалась, а сама обработка видео постоянно усложнялась.

В какой-то момент всем стало ясно — зачем колоть дрова ножом, если можно сделать топор? Так и появилась достойная альтернатива — ASIC-медиаускорители. Эти специализированные чипы созданы именно для выполнения задач видео‑транскодинга. Именно этот тренд на ASIC-медиаускорители подтолкнул AMD к разработке собственной линейки специализированных решений Alveo, и ее флагманом стал ускоритель MA35D, призванный увеличить плотность потоков, снизить энергопотребление и обеспечить низкую задержку при высоком качестве видео.

AMD Alveo MA35D — это медиакарта, спроектированная для задач транскодинга и стриминга с высокими объемами трафика. В отличие от универсальных GPU, ее архитектура ориентирована исключительно на видео: декод, масштабирование, предобработку, адаптивное битрейтное масштабирование (ABR) и кодирование.

Ключевым элементом MA35D является чип VPU (Video Processing Unit), который представляет из себя ASIC-микросхему, изготовленную на 5-нм техпроцессе TSMC, которая буквально напичкана различными специализированными блоками: декодерами, блоками предобработки, энкодерами, а также ИИ-блоками (22 TOPS), системами управления качеством (VQ) и алгоритмами опережающего просмотра (look-ahead). Управление этими блоками осуществляется при помощи вспомогательных сопроцессоров на RISC-V — каждый VPU содержит 4‑ядерный RISC-V (два таких контроллера на карте). В карточках Alveo MA35D имеется по два VPU. Помимо основных вычислительных моделей, ускоритель также имеет 16 ГБ памяти LPDDR5 для хранения промежуточных данных, что обеспечивает достаточную пропускную способность и низкую задержку при обмене информацией внутри VPU. 

Важно подчеркнуть, что у вас не получится вставить Alveo MA35D в ПК и радоваться максимальным показателям FPS, максимальной производительности локальных ИИ или рендерингу 3D за секунды. Повторяем еще раз, что MA35D — это решение, предназначенное только обработки видео, и ничем другим с ее помощью заниматься не получится, ведь это не ИИ-ускоритель, не мощная видеокарта и даже не GPU.

Помимо аппаратной части, одной из самых сильных сторон MA35D является полностью встроенный медиа‑пайплайн. Внутри VPU реализован последовательный поток обработки:

• Decode (декодирование) — поддержка кодирования AV1, H.264, H.265, VP9. 
• Scale — блок для подготовки трансляции видео по нескольким выходным разрешениям. 
• Pre‑processing — блоки подготовки изображения, шумоподавления, выравнивания и других задач обработки.
• ABR (адаптивные битрейты) — возможность аппаратного масштабирования битрейта для разных пользовательских устройств для трансляции видео. 
• Encode — аппаратное транскодирование в AV1, H.264 и H.265. 

Такое аппаратное разделение этапов минимизирует необходимость передавать огромные объемы данных между несколькими компонентами.

С подробными характеристиками Alveo MA35D можно ознакомится здесь:

Alveo MA35D вышла еще 2 года назад, в 2023 году, и за это время у платформы до сих пор не появилось достойного конкурента, однако мало кто знает, что у этого ASIC-решения были FPGA-предки — Alveo U50 и U30, выпущенные еще под брендом Xilinx. Первая модель Alveo U50 была анонсирована в 2019 году и позиционировалась, что удивительно, как универсальный ускоритель — FPGA-карточка с интерфейсом PCIe 4.0 имела 16 ГБ памяти HBM2, что увеличивало TDP до 75 Вт, зато обеспечивало высокую пропускную способность для широкого спектра вычислительных задач, включая видеообработку. 

По всей видимости, в какой-то момент AMD предвидела, что в выпуске Alveo U50 нет особого смысла, поэтому вместо нее вышла “облегченная” версия Alveo U30, которая уже была полноценным видеоускорителем. Она также базировалась на FPGA, имела 8 ГБ памяти DDR4, поддерживала аппаратное кодирование и декодирование H.264 и H.265, имела интегрированный видео‑пайплайн с декодированием, масштабированием и кодированием, и при этом была более энергоэффективной, с TDP около 35-40 Вт. U30 позволяла строить несколько параллельных потоков Full HD. Именно эти платформы послужили фундаментом для появления передового решения Alveo MA35D, которое стало новым стандартом в области видеообработки.

Если вас еще не впечатлили аппаратные особенности медиаускорителей AMD Alveo MA35D, то давайте пройдемся по их преимуществам более точечно.

• Высокая плотность каналов — MA35D способна обрабатывать до 32 потоков Full HD (1080p60) AV1 на одной карте. Это позволяет операторам стриминговых платформ, CDN и дата‑центров значительно увеличить плотность каналов на сервер без необходимости масштабировать серверный парк. Напомним, что это всего лишь низкопрофильная карта расширения без дополнительного питания!
• Мизерное энергопотребление — карта потребляет примерно 35 Вт, хотя TDP может доходить до 40 Вт. Это приводит к тому, что на один поток 1080p60 уходит примерно 1 Вт, что делает MA35D крайне энергоэффективной при масштабировании. 
• Низкая задержка — для 4K-кодирования AV1 карта обеспечивает время задержки около 8–10 мс, что очень близко к реальному времени и критично для сценариев облачного гейминга, интерактивных стримов и других latency-чувствительных приложений. 
• AI-функции: ROI, CAE, scene-analysis — MA35D интегрирует AI-процессор (22 TOPS на карту), который анализирует контент кадр за кадром и динамически настраивает параметры кодирования — выделяет регионы интереса (лицевые области или текст), оптимизирует битрейт для них, уменьшает артефакты, выполняет content-aware encoding (CAE).

Также стоит отметить, что в отличие от “общих” аппаратных энкодеров на GPU, MA35D предлагает стабильность качества кодирования, так как встроенные аппаратные AV1-энкодеры разработаны и оптимизированы именно для видеозадач. По данным AMD, при таком подходе достигается до 52% снижение битрейта при той же визуальной оценке (VMAF), по сравнению с программными AV1‑энкодерами. 

В то же время, аппаратный блок Scaler и ABR-блоки позволяют MA35D генерировать несколько выходных вариантов (качество, разрешение) сразу, без участия CPU — уникальная функция, которая устраняет необходимость выполнять рендеринг видео сразу в нескольких разрешениях. Это ускоряет создание многоуровневых адаптивных потоков (например, для разных устройств: мобильные, десктоп, телевизоры) и снижает нагрузку на сервер.

Итак, мы выяснили, почему же медиаускорители MA35D настолько эффективны, однако где же использовать их высочайшую мощность в видеообработке. На самом деле, много где:

• Видеохостинг и UGC-платформы — для платформ вроде Rutube, VKВидео, YouTube, TikTok и других хостингов, MA35D может стать must-have решением, ускоряя транскодинг пользовательского контента и одновременно снижая расходы на хранение и пропускную способность.
• CDN и стриминговые платформы — сервисы, которые транслируют живое видео в реальном времени, такие как социальные сети, live-шопинг, виртуальные мероприятия, выигрывают благодаря высокой производительности и низких затрат на канал.
• Облачный гейминг — минимальная задержка (8 мс) и аппаратный AV1 подходят для стриминга геймплея в реальном времени.
• Новые вертикали — направления, такие как ставки в реальном времени, спортивные трансляции с низкой задержкой, многопользовательские watch-пати, где зритель взаимодействует с контентом напрямую.

Несмотря на огромное количество сильных сторон, медиаускорители AMD Alveo MA35D не лишены своих ограничений. Во-первых, такие карточки далеко не из дешевых. Конечно, они изначально создавались для нужд крупных видеохостингов и стриминговых платформ, однако $1595 за одну карточку, когда таких нужно покупать сотнями, если не тысячами — это многовато. Однако, если задуматься, цена вполне оправдана — рынок медиаускорителей практически пуст, а AMD предлагает действительно эффективное и энергоэффективное решение, поэтому инвестиции быстро окупятся.

Также нельзя забывать, что для карточки нужно особое, проприетарное программное обеспечение AMA SDK (Advanced Media Acceleration), внедрение которого требует определенных инженерных усилий. Несмотря на поддержку FFmpeg и GStreamer, AMA SDK все равно нуждается в тонкой настройке пайплайнов, тестировании и, возможно, доработки под нетипичные сцеарии. При этом, экосистема ASIC-ускорителей сама по себе слабо развита, поэтому не все интеграторы готовы пересесть на MA35D с GPU, особенно если аппаратная инфраструктура устарела. К этой же проблеме подключается отсутствие поддержки старых кодеков, вроде MPEG-2 или VP8, так как AMD фокусируется только на современных форматах AV1, H.264 и H.265.

Скорее всего, у вас возник вопрос: “А не будет ли проще купить современный ИИ-ускоритель AMD или Nvidia с похожим форм-фактором и встроенным кодировщиком?”. На самом деле, нет, и вот почему:

Подводя итоги, становится очевидно, что MA35D выигрывает в энергоэффективности и плотности потоков, особенно когда задачей является именно транскодинг видео: меньше каналов за ватт и ниже нагрузка на общие ресурсы. Nvidia L4 и Intel Arc B50 — это более универсальные решения, специализирующиеся на разных типах вычислительных операций, поэтому в типовых нагрузках обработки видеопотока они во всем уступают MA35D. У Intel есть небольшое преимущество благодаря технологии аппаратного ускорения кодирования Quick Sync, но даже она не дает заметного уменьшения задержки. Единственным собратом MA35D является решение Atlas 300V Pro от китайской Huawei, однако даже оно не может сравняться с AMD, поскольку в большей степени оптимизировано под ИИ-аналитику систем видеонаблюдения, где не требуется максимальное снижение задержек. К тому же, карточка Huawei уступает по числу каналов, энергоэффективности, и не поддерживает кодек AV1 поэтому AMD остается лидером своей отрасли.

AMD Alveo MA35D по праву можно назвать уникальным решением, которое полностью закрывает потребности таких перспективных ниш, как видеохостинг, стриминг и других медиа. Архитектура ASIC с интегрированными VPU позволяет решать ключевые задачи индустрии более эффективно, чем традиционные GPU или FPGA, а аппаратный AV1-кодек в сочетании с встроенными AI-функциями обеспечивает оптимизацию качества видео при значительном снижении битрейта, что позволяет экономить пропускную способность и снижает нагрузку на сеть. Масштабируемость технологии впечатляет не меньше — одна карточка способна обрабатывать до 32 параллельных потоков в качестве 1080p60 с задержкой 8-10 мс, и все это при мизерном энергопотреблении в 35 Вт. Глядя на эти по-настоящему революционные возможности, становится очевидно, почему у AMD нет конкурентов на этом поприще — с таким соперником не побороться даже Nvidia, которая сконцентрировалась на ИИ-сегменте, пока AMD собирает свои лавры сразу со всех направлений. MA35D — это стандарт новой эпохи медиа, устройство, определяющее будущее отрасли и непобежденный лидер сферы обработки видео.