语音直播app开发中实现多人语音聊天室的功能
说实话，之前有个朋友问我怎么做多人语音聊天，我第一反应是"这玩意儿不就是找几个人一起说话吗能有多难"。结果真自己动手做的时候才发现，这里面的门道比我想象的要复杂得多。今天就把我踩过的坑和学到的经验分享出来，希望能帮到正在做类似项目的你。
先说个前提，如果你正在开发一款语音社交类产品，那多人语音聊天室绝对是核心功能。不管是做语聊房、兴趣社交，还是在线教育里的分组讨论，这个功能都绕不开。我主要会从技术实现角度来聊聊这个话题，不讲那些太虚的东西，都是实打实的经验和教训。
为什么多人语音聊天比你想象的复杂
可能有人会想，不就是让多个人同时说话然后互相能听见吗？这有什么难的。这么说吧，两个人语音通话和十个人语音聊天，完全是两个难度等级的事情。
举个生活中的例子你就明白了。两个人聊天，就跟两个人打电话一样，你说我听，我说 你听，轮流来，大家都能听清楚。但要是十个人在一个群里同时说话，那画面就乱了——七嘴八舌的，谁也听不清谁。这时候你就需要一些机制来处理这种情况，比如设定发言顺序，或者让每个人的声音大小可以调节。
从技术角度看，多人语音聊天面临几个核心挑战。首先是延迟问题，如果网络传输有延迟，聊起天来就会非常别扭，你说一句，对方过了好半天才回应，这体验谁都受不了。然后是回声消除，想象一下你说话的声音从扬声器出来又被麦克风录进去，形成循环，那声音就会变得非常刺耳。还有网络抖动，也就是网络时快时慢的情况，这会导致声音断断续续的，听着特别难受。
技术选型：自己造轮子还是借力打力
在做技术选型的时候，你基本面临两个选择：自己开发底层音视频传输模块，或者使用现成的第三方服务。
自己开发的好处是你可以对每个细节都了如指掌，想怎么改就怎么改。但说实话，这条路不太好走。音视频传输涉及的东西太多了，编解码、网络传输、抗抖动、回声消除、噪声抑制……每一个都是需要深耕的领域。你需要组建一个专门的音视频团队，从零开始搭建，这不仅需要大量时间，还需要不少资金投入。而且做出来的东西能不能达到商用标准还是个未知数，毕竟这些技术细节没有长期积累很难做好。
我个人的建议是，除非你有特别特殊的需求或者充足的技术储备，否则还是使用现成的服务比较靠谱。现在市面上有一些专门提供实时音视频云服务的平台，比如声网，他们在这个领域深耕多年，技术相对成熟。你只需要调用他们的SDK就能实现多人语音聊天功能，省时省力。当然，选择服务商的时候也要多比较，看看他们的技术实力、服务质量和价格是否合理。
选择第三方服务时需要关注的几点
- 延迟表现：这点太重要了，延迟高的话聊天体验会大打折扣。好的服务提供商一般能把延迟控制在几百毫秒以内。
- 并发支持：你需要支持多少人同时在线聊天？有的服务商的并发人数上限可能比较低，大规模应用的时候会成为瓶颈。
- 弱网表现：用户网络环境五花八门，在网络不好的情况下服务还能不能保持稳定，这决定了产品的可用性。
- 音视频质量：包括声音清晰度、有没有杂音、会不会出现爆音等，这些直接影响用户体验。
多人语音聊天室的技术架构
当你决定使用第三方服务后，剩下的工作就是如何把这些能力整合到你的产品里。这里我以声网的服务为例，来说说大体的一个技术架构。
房间管理
房间是多人语音聊天的基本单元。你需要实现房间的创建、加入、退出和销毁等功能。
创建房间的时候，你要设定一些基本参数，比如房间最大人数、是否需要密码、房间类型等。加入房间的时候，每个用户都会获得一个唯一的标识，服务器需要维护这个房间里有谁、谁在说话、谁静音了等信息。用户退出的时候要及时清理这些状态，避免资源泄漏。
这里有个小细节需要注意：当用户网络断开时，你要能检测到并且自动处理他的退出逻辑，不然房间里的其他人可能会一直听到这个用户的声音碎片，或者显示他还在房间里但实际上已经断连了。
音频流的处理
多人语音聊室的音频流处理是个技术活。每个人的声音都需要采集、编码、传输，然后在接收端解码、混音、播放。这个过程中有几个关键点需要关注。
首先是混音策略。当多个人同时说话的时候，你不能让所有人的声音都按原样播放，不然就乱套了。常见的方式是选择音量最大的几路声音来播放，或者按照发言优先级来选择。但具体怎么做取决于你的产品形态，比如在线教育场景可能需要让老师的声音始终突出，而社交场景可能需要更灵活的混音策略。
其次是音频编码。网络传输音频数据需要先编码，常见的编码格式有Opus、AAC等。Opus这个编码器挺有意思，它能根据网络状况动态调整码率，网络好的时候音质好，网络差的时候自动降低音质保证流畅性，很适合实时通信场景。
网络传输
网络传输层面，你需要考虑的问题包括如何保证低延迟、如何处理网络抖动、如何在带宽受限时保证通话质量等。
好的实时音视频服务一般会采用UDP协议而不是TCP，因为UDP延迟更低。当然UDP不保证数据到达，所以需要在应用层做些补偿机制，比如重传丢失的包、缓冲和抖动平滑处理等。
另外，全球化部署也很重要。如果你的用户分布在全球各地，就需要服务器节点能够就近接入，不然跨区域的延迟会很高。声网在全球有多个数据中心，覆盖了主要的市场区域，这对于做出海业务的产品来说是个优势。
实现过程中常见的坑和解决方案
在我做这个项目的过程中，遇到过不少问题，这里分享几个印象比较深的坑和解决办法。
回声消除
这个是我遇到的最头疼的问题之一。回声产生的原因是这样的：用户A说话，声音从用户B的扬声器播放出来，然后又被用户B的麦克风录进去，传回给用户A。这样用户A就能听到自己的回声，严重的时候还会形成啸叫，根本没法正常聊天。
解决这个问题需要用到回声消除算法，英文叫AEC（Acoustic Echo Cancellation）。基本原理是通过采集扬声器播放的声音作为参考信号，然后用算法把它从麦克风采集到的信号中抵消掉。这事儿说起来简单，做起来很难，因为要考虑到各种设备差异、环境反射等因素。
如果你用第三方服务，这块他们一般会帮你处理好。但自己开发的话就需要好好研究下了。另外提醒一下， headphone模式下是不会产生回声的，因为声音不会从扬声器出来被麦克风录进去，所以很多产品会鼓励用户使用耳机。
网络抖动和抗抖动
网络抖动是指网络延迟忽高忽低的现象，这种情况会导致声音听起来断断续续的，就像唱片卡壳一样。解决这个问题的常用方法是加缓冲区，把收到的音频数据先存起来，然后匀速播放出去。这样即使网络有时候慢有时候快，用户听到的声音也是连续的。
但缓冲区会带来额外的延迟，缓冲区越大抗抖动能力越强，但延迟也越高。所以需要在延迟和流畅性之间做个平衡。一般情况下，几十毫秒的缓冲区就够用了，网络特别差的时候可能需要适当增大。
设备兼容性问题
安卓设备的碎片化是个老问题了。不同厂商、不同型号的手机，在音频驱动的实现上可能有细微差异，导致同样的代码在不同设备上表现不一样。有的手机可能有回声，有的可能有杂音，有的可能音量特别小。
解决这个问题需要大量的设备测试。你需要准备不同品牌、不同型号的测试机，覆盖主流的机型，然后逐一排查问题。好在第三方服务提供商一般都会做大量的设备适配工作，你可以在他们的文档里看到支持的设备列表和已知问题列表。
| 问题类型 | 常见表现 | 建议解决方案 |
| 回声问题 | 能听到自己或他人的回声，严重时啸叫 | 使用AEC算法，建议用户使用耳机 |
| 噪声问题 | 有背景噪音、电流声等杂音 | 使用ANS降噪算法，检查设备硬件 |
| 音量问题 | 声音太小或太大，或者左右声道不平衡 | 调整音频增益参数，进行设备适配 |
| 延迟问题 | 说话和听到之间有明显延迟 | 检查网络状况，优化服务器部署 |
实际开发中的一些经验总结
说了这么多技术点，最后再分享几个我觉得很实用的小经验。
关于音频参数配置，采样率建议用44100或者48000，这是比较通用的设置。帧长的话，20毫秒是个不错的默认值，既能保证延迟不太高，又能兼顾编码效率。位深用16位基本就够了，不用追求太高。
移动端开发要注意后台模式的问题。当APP退到后台的时候，安卓和iOS对音频的处理策略不太一样。你需要在APP切到后台时决定是继续采集音频还是暂停，这个要看产品需求。比如语音聊天的话，一般退到后台就暂停比较合理，但如果是语音直播可能需要继续。
权限申请也要注意，现在用户对隐私越来越敏感了，第一次使用的时候一定要让用户明确授权，不然被拒审或者被用户投诉就麻烦了。而且不同系统版本的权限申请流程也不太一样，iOS 14以后还增加了本地网络权限，需要注意适配。
测试环节千万别马虎。功能测试、性能测试、兼容性测试一个都不能少。特别是压力测试，你要测一下在极端情况下系统能不能撑住，比如突然很多人同时加入房间，或者网络同时断掉再重连。
写在最后
做多人语音聊天这个功能，确实需要考虑不少技术细节，但也没必要被这些吓到。关键是要理清楚自己的需求，选择合适的方案，然后一步步实现。
如果你问我有什么建议，我的体会是：与其自己从零开始造轮子，不如借助成熟的服务。音视频这块水很深，没有多年积累很难做好。现在有像声网这样专门做实时音视频云服务的服务商，他们在全球音视频通信市场占有率领先，技术实力和服务经验都比较成熟，对于开发者来说是个省时省力的选择。你只需要专注于产品本身的功能和体验，底层的技术问题交给他们来解决就行。
希望这篇文章对你有所帮助。如果你正在开发类似的功能，欢迎一起交流心得。
