互動直播還有多遠?從三大技術難題說起

2個月前，我在某直播平臺上看了一場游戲直播，那叫一個難受，連延遲帶卡頓，看到后半場卡的我直上廁所，回來后發(fā)現(xiàn)畫面雖變了但仍舊卡，一氣之下果斷的關了直播。上個月去上海參加華為手機的發(fā)布會，想在現(xiàn)場做一下直播，移動4G竟然連信號都沒有，只能退回到3G網絡在朋友群發(fā)一些圖片。面對移動網絡的問題，只能是沉默再沉默了。

其實不只是我看直播會卡，網上還有很多人反映類似情況，某些硬件論壇探討直播延遲卡頓的帖子還真是不少。很多人以為用PC和手機看直播或者做直播時延遲卡頓是硬件的事，其實硬件只是其中的一部分因素，直播軟件的自身原因是另一部分因素，主要因素還是在于網絡帶寬，以及為直播應用提供云服務的視頻云計算產品。所以，視頻云計算產品的能力，決定這一個互動直播產品的運行情況。為了讓大家更清楚，下面，我們就來談談互動直播遇到的難題以及視頻云的直播解決方案。

用戶體驗，決定了互動直播在技術上面臨三大難題

使用互動直播的用戶最關心三個問題：延時、畫面流暢性與直播清晰度。理想的直播狀態(tài)當然是低延時、高流暢性與高清晰度。這意味著，延時最大不超過500ms，越小越好;流暢性最好能夠接近電影及電視的播放速率;清晰度上，至少是用戶主觀能夠感受到清晰。

原因在于，當前4G/wifi的復雜網絡傳輸情況，并不能滿足用戶對互動直播產品視頻體驗的要求甚至說是基本需求，實現(xiàn)直播時用戶的最佳體驗，高清晰對眼下的移動直播而言其實是一個比較奢侈的存在。其實只要不會頻繁出現(xiàn)延遲、卡頓等情況，就已經是提高了用戶體驗。

除了4G網絡本身的傳輸速率限制，當前直播行業(yè)的上千款移動直播產品其實是在瓜分有限的4G網絡資源。尤其是在同一直播現(xiàn)場大量移動直播應用同時工作的時候，會嚴重加劇延遲與卡頓，有些用戶甚至無法正常使用移動直播。事實上，當前中國仍舊有80%的移動環(huán)境處于弱網狀態(tài)，基本上所有的移動直播，內容傳輸商都會更加困難。相關數(shù)據(jù)顯示，有75%的視頻從業(yè)者認為，延遲和卡頓阻礙了直播行業(yè)的整體發(fā)展。延時、卡頓不流暢、不夠清晰，可以說是實現(xiàn)互動直播產品在技術上面臨的三大難題。

云計算是直播的本源，視頻云技術是解決三大難題的關鍵

互動直播在技術上有三大難題，但火熱的直播行業(yè)同時讓用戶暴漲，這便給直播的發(fā)展帶來了更大的壓力，生存難度也由此增加。作為一款好用的直播產品，都應該思考在直播過程中，如何滿足用戶低延時流暢清晰的基本需求。這里的延時是端到端延時，包括采集、編碼、打包、發(fā)送、網絡傳輸、接收、解碼到顯示。其中網絡傳輸延時占比最大，要做到低延時在傳輸層一般選用udp的傳輸協(xié)議，讓數(shù)據(jù)包盡力傳輸。因為TCP的延時較大，尤其在wifi/4G這種丟包時有發(fā)生的時候。然而UDP是沒有qos的，無法保障其傳輸?shù)姆召|量，而滿足用戶的流暢清晰的視覺體驗，要求傳輸一定要是可靠的，這就需要在應用層自主開發(fā)實現(xiàn)一套流控機制，來提供整個互動直播鏈路的服務保障。

那么，到底如何來實現(xiàn)這樣一套行之有效的流控方案呢?我們可以從12月10日中國軟件技術大會上，網易視頻云技術專家朱玲的分享中找到一些答案。在技術上，面對互動直播出現(xiàn)的亂序、延時抖動、丟包等不確定的網絡現(xiàn)象，網易視頻云將解決方案分成三個步驟：即平滑發(fā)送、扛丟包以及抗抖動。

步驟1：平滑發(fā)送。就是在發(fā)送端維護一個rtp數(shù)據(jù)包buffer，這是一個發(fā)送優(yōu)先級隊列。當rtp數(shù)據(jù)包產生后并不是立刻發(fā)送，而是存放到buffer中緩存。并開啟一個發(fā)送定時器線程，將數(shù)據(jù)包從數(shù)據(jù)buffer中取出，存放在優(yōu)先級隊列中進行發(fā)送。在發(fā)送之前，會進行網絡探測，根據(jù)探測到的可用帶寬，自適應的調節(jié)發(fā)送速率。這樣，就實現(xiàn)了優(yōu)先選擇以及自適應性的精準發(fā)送，根據(jù)帶寬的情況適當發(fā)送數(shù)據(jù)包。

步驟2：扛丟包。網絡丟包有兩種原因：一種是網絡中存在的固有，隨機丟包，另一種是網絡擁塞丟包。針對隨機丟包，可以通過fec前向糾錯編碼方式，對傳輸?shù)拿襟w包添加合理的冗余包，接收端利用接收到部分媒體包部分冗余包恢復出全部媒體包的信息，讓接收端對丟包完全無感知，另一方面，也是大多數(shù)情況我們要做的事情，就是避免擁塞，對我們的發(fā)送的數(shù)據(jù)流量做合理的帶寬估計，并基于最大發(fā)送帶寬估計中，控制視頻編碼器，發(fā)送最有效的，最有價值的視頻信息。

步驟3：抗抖動。除了丟包這種常見網絡問題以外，抖動也是無處不在的，所謂抖動就是包到達對端的延時是變化的，不一定的，導致的結果播放的不流暢;那要解決網絡抖動問題。一般是引入jitter buffer策略，在解碼器與顯示之間維持一個緩沖buffer，當數(shù)據(jù)解碼之后，并不是立刻送去播放，而是估計一個抖動最優(yōu)值，延時這個最優(yōu)值時間再講數(shù)據(jù)播放，實現(xiàn)的難點是如何動態(tài)估計這個jitter。 JitterBuffer值過大則延時增加，過小則抖動導致播放不流暢情況惡化?？梢圆捎每柭鼮V波方式自回歸迭代逐步收斂到最優(yōu)的jitter值，作為我們的估計值，來平滑抖動。

經過以上3個步驟，目前網易視頻云服務的互動直播產品的平均延時，在網絡較好情況下，端到端延時控制在200ms左右，在網絡差強人意的情況下，丟包率保持在20%以內。這個數(shù)據(jù)，足可以為用戶提供較為流暢清晰的視頻體驗。

更多行業(yè)引入互動直播，視頻云3步解決方案很有意義

在移動直播誕生以后，我認為直播會是各行業(yè)快速連接互聯(lián)網的方式之一。隨著直播行業(yè)的迅速發(fā)展，多個行業(yè)都開始對直播這種方式來進行一些適當?shù)倪\用。譬如在線教育行業(yè)，最大的短板就是師生互動問題，沒有互動只有內容會大大降低用戶體驗，將直播引入，同時配合教學白板的互動，立即就有了現(xiàn)場交流感。再如健康醫(yī)療行業(yè)的臨床教學，也是一個難題，不可能所有學生都進入手術室現(xiàn)場去學習，手術直播則可以解決這個問題，教授們在做手術的時候同時做直播與學生進行交流，這是醫(yī)療行業(yè)的一個非常大的進步。除此，直播互動在娛樂秀場、游戲、會場及安防監(jiān)控等領域的應用，已成業(yè)內常態(tài)。

互動直播應用的越廣泛，也就意味著直播行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)越大，每個行業(yè)不同的直播都可能遇到更多的問題。實際上，這也是對每個互動直播產品背后的視頻云服務產品解決方案的挑戰(zhàn)。目前而言，在我見過的視頻云計算解決方案中，網易視頻云的三步式解決方案，思路是是比較簡潔的，同時也是比較有效的。簡單的通過平滑發(fā)送、扛丟包以及抗抖動三步，就能達到延時控制在200ms左右，丟包率在20%以內。事實上，業(yè)內人士都能看出來這個解決方案背后的框架模型設計、算法以及技術難度怕是并不簡單，其團隊應該付出了很多的努力。獨創(chuàng)了3步視頻云解決方案，應該為團隊感到驕傲，但我認為，這個思路可以為更多的云計算團隊指引一個方向，才是其最大的價值。

當前來看，互動直播在將來對于一些行業(yè)的重要性是不言而喻的，同時移動直播行業(yè)的發(fā)展與壯大也需要更多視頻云為其提供解決方案。這就需要更多的云計算產品能持續(xù)創(chuàng)新直播技術，以為各行業(yè)的升級轉型以及直播行業(yè)的進一步發(fā)展，提供更多的幫助。

網易視頻云，在技術上先一步而行，值得點贊。

【王吉偉，商業(yè)模式評論人，專欄作者，關注TMT與IOT，專注互聯(lián)網+及企業(yè)轉型研究。微信公號：王吉偉（jiwei1122）】

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