x264 編碼器是一種廣泛使用的開源視頻編碼庫，專門用于實(shí)現(xiàn) H.264/MPEG-4 AVC 編碼標(biāo)準(zhǔn)。其架構(gòu)設(shè)計(jì)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)深刻反映了視頻編碼軟件在多硬件平臺適配中的共性邏輯，也成為衡量不同架構(gòu)性能優(yōu)化水平的重要標(biāo)桿。
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2025 年 7 月 18 日，在第五屆（2025）RISC-V 中國峰會的軟件與生態(tài)系統(tǒng)分論壇上，字節(jié)跳動軟件工程師錢佳炎分享了關(guān)于 x264 在 RISC-V 生態(tài)系統(tǒng)中的構(gòu)建和優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)。?
他首先介紹了當(dāng)前視頻解碼器領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，并指出盡管 FFmpeg 等工具取得了進(jìn)展，但與之相關(guān)的軟件生態(tài)系統(tǒng)仍存在較大差距。字節(jié)跳動服務(wù)器團(tuán)隊(duì)致力于推動內(nèi)部服務(wù)器領(lǐng)域的 RISC-V 生態(tài)發(fā)展，尤其是針對抖音這樣的高需求應(yīng)用，以 x264 為起點(diǎn)進(jìn)行探索。
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從計(jì)算模式來看，x264 底層算子多是對圖像塊中 4×4 到 16×16 不等的小矩陣進(jìn)行操作。由于 CPU 對不連續(xù)內(nèi)存請求的處理特性，在傳統(tǒng) X86、ARM 等架構(gòu)中，ARM 在編碼器領(lǐng)域性能更優(yōu)，而 X86 稍顯遜色。錢佳炎團(tuán)隊(duì)的重點(diǎn)便是針對 RISC-V 架構(gòu)，優(yōu)化這些底層算子的實(shí)現(xiàn)。
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在傳統(tǒng) X86 和 ARM CPU 上更適合高并發(fā)窄向量實(shí)現(xiàn)，而在一些 RISC-V CPU 實(shí)現(xiàn)中采用寬向量兩發(fā)射順序設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致性能下降。通過 RVV（RISC-V 向量擴(kuò)展）實(shí)現(xiàn)對 x264 的優(yōu)化后，字節(jié)跳動團(tuán)隊(duì)采用相對加速比來衡量優(yōu)化效果。在 SpaceMIT K1 平臺上的測試表明，大部分實(shí)現(xiàn)方向正確，但 RVV 指令與 NEON 相比仍有差距。
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目前，x264 在 RISC-V 架構(gòu)上的優(yōu)化面臨諸多指令集瓶頸：?
·in-register transpose 操作：缺乏與 ARM 對標(biāo)、復(fù)雜度為 nlogn 的指令組合。?
·absolute difference 計(jì)算：需四條指令實(shí)現(xiàn)，效率有待提升。?
·Signed saturate and Narrow to Unsigned 處理：因 RISC-V 的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，從標(biāo)量轉(zhuǎn)為向量時(shí)需額外指令清零，增加了操作步驟。
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針對這些問題，字節(jié)跳動團(tuán)隊(duì)積極推動指令集優(yōu)化：在 RISE 提出問題并收集反饋，聯(lián)合社區(qū)專家在 Vector Sig 詳細(xì)討論差距，將其納入 2025 年重點(diǎn)工作；同時(shí)提出 Zvabd 等相關(guān)提議，推動指令集擴(kuò)展流程。
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當(dāng)前 RISC-V 社區(qū)對新擴(kuò)展的要求偏實(shí)用主義，強(qiáng)調(diào)對應(yīng)用集的明確價(jià)值收益，在指令功能、向量變體及數(shù)據(jù)類型上追求最小化，雖與 ARM 完備的指令集有差距，但足以解決 x264 和 x265 相關(guān)編碼器的問題。
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最后，錢佳炎提出了對軟件生態(tài)系統(tǒng)未來發(fā)展的思考，包括加快補(bǔ)齊指令集差距、解決 vlen 碎片化問題等。他呼吁更多的中國開發(fā)者參與到 RISC-V 社區(qū)及指令集的討論中，并期待廠商能提供更高性能的 CPU 支持。