Integration and evaluation of an FPGA-based accelerator card in the workflow of Opencast

Abstract

The open source software 'Opencast' offers a complete video processing system that includes all necessary components for recording, processing and distribution of video files like lecture recordings. In the course of a workflow, the files are encoded according to the requirements using a modern video compression standard. Typically, the algorithms for this are run on the processor of a machine, but various hardware accelerators exist that promise more efficient processing. This work deals with the integration of an acceleration card based on FPGA technology into an Opencast workflow. For this purpose, appropriate adaptations to an existing workflow as well as suitable encoding profiles are designed and implemented. An evaluation is then carried out that compares the FPGA acceleration card with a software-only implementation. Meaningful criteria and metrics are considered, presented and then applied to test files.

Die Open-Source Software 'Opencast' bietet ein komplettes Videoverarbeitungssystem, welches alle nötigen Bestandteile zur Aufnahme, Bearbeitung und Verteilung von Videodateien wie Vorlesungsaufzeichnungen beinhaltet. Im Laufe eines Workflows werden die Dateien passend zu den Anforderungen mit einem modernen Videokompressionsstandard kodiert. Üblicherweise werden die Algorithmen hierfür auf dem Prozessor ausgeführt, es existieren jedoch auch diverse Hardware-Beschleuniger, die eine effizientere Verarbeitung versprechen. Diese Arbeit beschäftigt sich damit, eine auf FPGA-Technologie basierende Beschleunigungskarte in einen Workflow von Opencast einzubinden. Hierfür werden entsprechende Anpassungen an einen bestehenden Workflow sowie passende Encoding-Profile entworfen und umgesetzt. Anschließend wird eine Evaluation durchgeführt, die die FPGA-Beschleunigungskarte mit einer reinen Software-Lösung vergleicht. Es werden sinnvolle Kriterien und Metriken überlegt, vorgestellt und anschließend an Testdateien angewendet.