直播将近10秒的延时怎么办?网易云信有答案

谈起直播,没有人会感到陌生。直播作为近几年来十分爆火发行业,已经深深地影响了人们的生活。通过网络直播,你可以轻松观看到大洋彼岸正在进行的紧张体育赛事,也可以足不出户就阅尽祖国的大好河山、日出日落。

直播是个好东西,但,直播延时并不是。或许你曾熬夜守在电商直播间,在秒杀倒计时中,因延时被人捷足先登;还或许在体育比赛关键时刻,因延时被提前“剧透”了结果。

凡此种种的破坏性体验,皆是「直播延时」惹的祸

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直播体验破坏者:「延时」如何产生?

声和光在介质中的收发及传输一样,音视频数据的编解码和传输同样需要时间。音视频直播的传输链路主要涉及采集、预处理、编码、数据传输、服务器转码、解码等环节,每一环节都会产生延迟。当这些分布于各个环节的细微卡顿不断叠加,就会形成整体直播的延时,进而折射到用户体验上。

通常来说,整个直播数据链路传输的延迟可分为 3 个类型:设备端处理延迟、端与服务器的传输延迟、服务器间的传输延迟。

以快递包裹的物流运输来类比:

● 设备端处理延迟:与快递发件前打包和收件后拆包相似,数据也需经过采集端的采集编码、打包发送以及播放端的收包解码、渲染播放。延时与硬件性能、采用的编解码算法、音视频数据量等强相关。

● 端与服务器的传输延迟:与快递员的揽收和派送相似,这里的延时通常与客户端和服务器间的物理距离、客户端和服务器的网络运营商、终端网络网速、负载和网络类型等有关。

● 服务器间的传输延迟:就像快递在各个物流分拨中心、中转站的流转,数据在服务器之间排队、传输、流转,延时与传输路径的选择有关。

这 3 种类型的延迟,除了设备端延迟与硬件性能强相关,后两者之和便是业界重点着力优化的“端到端延时”。

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网易云信对直播卡顿的解决方案:低延时直播

直播行业的卡顿延时问题就像一个天平的两端,延时越低,方案成本越高,反之亦然。举个简单的例子,国内多数的较低成本的CDN 直播形式中,3~5 秒的延时是相当常见的。随着“全民直播”到来,直播模式和内容也在不断创新,连麦直播、在线课堂、电商直播等新模式不断涌现。采用 CDN 直播,对这些强调互动性的场景来说,延时超过 1 秒,玩法可能就无法进行下去了。

实时音视频是一个能令延时率变得更低的技术,它能适用于观众与主播频繁互动、对实时性要求高的场景,使二者之间的内容延迟控制在 300ms 内,真实还原线下面对面的交流体验。但此方案在网络优化、回声消除等问题上依然复杂,最重要的是实时音视频方案以时长计费,通常实现成本较高。

于是,“优等生”低延时直播提供了一个解题思路,找到了两者之间的平衡点,在可接受的延迟下兼顾更强的直播能力,带给用户更佳的互动体验。既能满足主播与观众间低频次的互动需求,使二者之间的内容延迟控制在 1s 左右,又能支持百万人同时在线,同时将成本控制于 CDN 和实时音视频之间,使方案的整体成本更加可控。

传统直播领域存在着三大指标来衡量直播服务的质量:首屏时间、延迟、卡顿率。低延迟直播技术的难点在于:如何实现卡顿率持平甚至更优于 RTMP 拉流技术的前提下,大幅降低首屏时间和延迟,从而带给用户更好的直播体验。

工欲善其事,必先利其器。融合通信云服务专家,网易云信融合了自身在 CDN 和 RTC 领域多年的技术积累和经验沉淀,结合 WebRTC 标准的媒体流技术,在首屏时间、延迟、卡顿率方面做了深度的优化。

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网易云信独特的低延时直播优化

首屏时间优化

● GOP 缓存首屏优化

假设用户推流端的 GOP 是 5 秒,在某些情况下,拉流端需等待接近 5 秒才能收到第一个 I 帧,首屏才能开始渲染。这对强互动性直播场景来说是不可接受的。

网易云信的解决方案是在媒体服务器里进行 GOP 缓存,缓存最近 1-2 个 GOP 的媒体包在 Server 端。当客户端和媒体器媒体连接成功后,先发送 GOP 缓存里的媒体包,再发送当前的媒体数据。客户端在收到媒体包后,需要根据一定的策略对齐音视频包,再加速追帧。

在具体的实践过程中,需注意 GOP 缓存大小、客户端的 Jitter buffer 大小的配合、GOP 缓存里音视频的对齐、不同的推流端不同 GOP 长度的适配等情况。

● Pacer 平滑发送

若推流端设置的 GOP 较大,当拉流客户端媒体连接成功后,会一股脑地向客户端发送全部的 GOP 数据,可能会造成客户端缓冲溢出或其他问题。这时 Server 的 Pacer 平滑发送就需发挥作用了。

在具体的实践过程中,需注意 Pacer 的追帧速率与客户端追帧速率的配合。

延迟优化

● WE-CAN 全球智能路由网络

直播行业之所以能够蓬勃发展,在技术方面,CDN 厂商的云端能力起到了很大的推动作用。CDN 加快了边缘节点的回源速度,边缘节点又加快了拉流终端的接入速度。

为了加快回源速度,回源媒体服务的选择会尽可能接近 CDN 的区域中心节点;为了优化客户端的接入性能,拉流媒体服务器也要尽可能的接近拉流客户端,因此媒体如何迅速地从回源媒体服务传输给拉流媒体服务就至关重要。

WE-CAN 很好地承担起了职责。作为网易云信自研的大规模分布式传输网络,WE-CAN 通过对各种资源智能调度,来实现全球任意两个媒体服务器之间的快速、稳定传输。WE-CAN 起到了对比传统 CDN 更迅捷,更稳定,更智能,覆盖范围更广的加速传输的作用。

卡顿率优化

网易云信支持标准 WebRTC 媒体流接入,并通过深度优化 GCC,ARQ,FEC,RED 等各类 QoS 策略达到自适应匹配各种复杂网络的能力,在 40% 丢包的情况下,依然能流畅直播。

总的来说,直播延时的核心原因是数据在客户端与服务器、服务器与服务器间传输的过程中受到了干扰,从而降低了用户的观看体验。网易云信作为行业内领先的直播平台解决方案提供商,可以很好地解决B端客户在用户体验和成本控制上两难的问题。

云信提供融合通信与视频的核心能力与组件,包含 IM 即时通讯、信令、短信等通信服务,音视频通话、直播、点播、互动直播与互动白板等音视频服务,结合网易易盾推出一站式安全通信方案安全通。专注于文娱、社交、教育、医疗等行业。支持公有云、专属云、私有云与混合云等 4 种部署方式。

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