视频通话的时候，画面为什么会"卡"？

你有没有遇到过这种情况：明明网络信号满格，视频通话却总感觉画面一顿一顿的，声音和嘴型对不上，或者突然卡住几秒钟然后跳过去？这种体验说实话挺让人烦躁的，特别是有时候聊着聊着就尴尬了，对方在那边等你说，你在这边等着画面反应过来。

其实这个问题在业内有个专门的名字，叫做"抖动"（Jitter）。今天我想用比较通俗的方式，跟你聊聊视频通话系统是怎么对付这个问题的。当然，作为一枚技术人员，我也会尽量讲得深入一点，毕竟这个话题背后涉及的技术远比表面上看起来复杂。

先搞明白：抖动到底是怎么来的？

在说解决办法之前，我们得先弄清楚敌人是谁。网络抖动本质上是指数据包到达的时间不稳定——本来应该每隔20毫秒到达一个视频包，结果有时候15毫秒就到了，有时候却要40毫秒，这种时间上的波动就是抖动。

那这种波动为什么会出现呢？这就要说到网络传输的特性了。我们用的互联网是一个共享的、复杂的网络环境，各种数据在同一条光纤、同一个路由器上挤来挤去，就像高峰期的高架桥，车多了总会有快有慢。具体来说，造成抖动的因素还挺多的：

• 网络拥塞是最常见的原因。当同一个路由器上同时传输的数据太多，队列就会堆积，有些数据包不得不排队等待，排队时间一长，到达时间自然就不均匀了。
• 路由器的处理能力也会影响结果。虽然现在家用路由器性能都不错，但在高负载情况下，处理每个数据包所需的时间会出现波动，这种微小的时间差异累积起来，就变成了你能感受到的卡顿。
• 无线网络的不稳定性更是重灾区。WiFi信号要穿过墙壁、受到干扰，4G/5G网络更是会受到基站负载、用户移动等因素影响，这些都是不可控的变量。
• 还有跨运营商、跨区域传输的问题。比如你和国外的朋友视频，你们的数据要经过多个运营商的网络节点，每个节点的转发策略、带宽分配都不一样，抖动的可能性自然也就更大了。

了解了这些，你会发现抖动几乎是网络传输中不可能完全避免的问题。那既然躲不掉，就只能靠技术手段来"扛"——这也就是我们说的抗抖动技术。

抗抖动技术的核心思路：与其预测未来，不如做好准备

如果说网络传输是一条河流，那么抖动就是水流速度的不均匀。上游突然流得快一点，下游就可能断流一会儿；上游堵住了，下游就可能要等很久才能缓过来。

那怎么解决这个问题呢？最直接的想法就是：在接收端建一个"水库"。不管上游的水流多不稳定，这个水库里始终保持有一定的水量，需要用水的时候直接从水库里取，这样就不怕上游一时半会儿送不来了。这个"水库"在技术上的名字就叫做抖动缓冲区（Jitter Buffer）。

但事情没那么简单。水库太小，缓冲不了多久；水库太大，延迟又会很高。想象一下，如果你说一句"你好"，对方要两三秒才能听到，那这视频通话就没法正常进行了。所以抖动缓冲区的设计，本质上是在"抗抖动能力"和"通话延迟"之间找平衡。

除了这种被动等待的策略，还有一些主动出击的方法，比如前向纠错（FEC）和丢包隐藏（PLC）。这些技术的思路是：与其等数据包到了再处理，不如在发送端就做一些冗余，这样即使中间丢了一两个包，接收端也能想办法把丢失的内容补出来。

几种常见的抗抖动技术，我来逐一说说

1. 抖动缓冲区：那个神奇的"水库"

抖动缓冲区是所有实时通讯系统的基础组件，它的工作原理其实不难理解。接收端会先把收到的数据包暂存起来，按照正确的顺序排列好，然后再按固定的节奏交给解码器播放。这个暂存空间就是缓冲区。

关键在于这个缓冲区的大小是动态调整的。现在的系统普遍采用自适应抖动缓冲区，也就是说，缓冲区会根据网络状况自动伸缩。当检测到网络不太稳定、数据包经常迟到的时候，缓冲区会自动变大一些，多存一会儿"粮食"；当网络恢复平稳，缓冲区又会缩小，把延迟降下来。

这个自适应过程听起来简单，做起来其实有很多讲究。调整太快了，会导致缓冲区经常被清空或溢出，视频画面就会反复出现卡顿；调整太慢了，又不能及时应对网络变化，用户的糟糕体验就会持续更久。优秀的实时通讯服务商会花大量精力调优这个算法，让它既能应对突发的网络波动，又不会过度保守。

举个例子，声网在他们的实时音视频解决方案里，就采用了深度优化的自适应抖动缓冲算法。据我了解，他们的缓冲区设计考虑了不同网络场景的特点，比如WiFi环境下和4G/5G环境下的调整策略就有区别，这样才能在各种条件下都保持比较好的通话体验。

2. 前向纠错：用冗余换可靠性

前向纠错是一种"未雨绸缪"的技术。发送端在发送数据的时候，除了发送原始的数据包，还会额外发送一些冗余信息。这些冗余信息通常是原始数据的校验和或编码片段，占用额外的带宽，但能够在接收端用来恢复丢失的数据包。

举个例子，假设你要发送一组视频帧，传统的做法是逐个发送；而采用FEC的话，可能会每发送4个原始帧，再发送1个校验帧。这样即使这5个帧中有1个丢了，接收端也能通过剩下的4个把丢失的那个恢复出来。当然，如果丢了2个或更多，那可能就恢复不了了——但这种情况相对少见，收益还是大于代价的。

FEC的复杂度在于冗余度的选择。冗余多了，带宽开销大，视频清晰度会受影响；冗余少了，遇到丢包还是没办法。好的系统会根据实时的网络状况动态调整冗余比例——网络好的时候就少发冗余，网络差的时候就多发一些。这种自适应能力和前面说的抖动缓冲区是类似的思路。

3. 丢包隐藏：实在丢了就"编"一个

如果说FEC是在丢包之前就做好准备，那么丢包隐藏（Packet Loss Concealment，简称PLC）就是在丢包发生之后的补救措施。它的核心思想是：当一个数据包丢失时，接收端不是静默处理，而是根据前后已收到的数据包，"推测"出丢失的数据长什么样，然后生成一个"假"的填充进去。

对于音频数据来说，PLC技术已经相当成熟了。因为人类语音有一定的规律性和冗余度，丢了一小段听起来可能只是有点不自然，不影响理解。比如用波形替换法，用前一个正常到达的波形片段来替代丢失的部分；或者用基音预测法，根据语音的周期性特征来生成近似的音频。

视频数据的PLC就复杂多了，因为视频的变化可以很快，一帧丢了，后面可能就全变了。但也不是没办法，比如可以用帧复制法，用前一帧的画面来代替丢失帧；或者运动补偿法，根据前后帧的差异来推测丢失帧的内容。当然，这些生成的画面肯定不如原始画面真实，但在快速移动的场景下，用户往往注意不到区别。

这里有个细节值得说一下：PLC技术的效果和丢包的位置很有关系。如果丢的是关键帧（I帧），那影响通常会比较大，因为后面的P帧、B帧都是参考I帧来解码的；如果丢的是普通的P帧或B帧，恢复效果通常会好一些。所以有些系统会对不同类型的帧采用不同的保护策略。

4. 自适应码率控制：主动降低画质来换取流畅

除了上述这些"事后补救"措施，还有一种"事前预防"的思路，那就是自适应码率控制（Adaptive Bitrate Control，简称ABC）。

这个技术的逻辑是这样的：当网络带宽不足的时候，如果还坚持发送高质量、高码率的视频数据，只会加剧拥塞，导致更多丢包和更大的抖动。与其硬撑着最后崩掉，不如主动降低画质，把码率降下来，让数据传输更稳定。

具体来说，系统会实时监测网络状况——比如往返延迟、丢包率、抖动幅度等指标——然后动态调整视频的编码参数。带宽紧张时就降低分辨率、减少帧率或者提高压缩比；带宽充裕时再恢复高质量。这种调整通常是渐进的，不会让用户感受到画质的剧烈跳变。

好的自适应码率算法不仅仅看带宽，还会考虑应用场景。比如视频通话场景下，帧率可能比分辨率更重要，因为画面流畅直接影响沟通体验；而在观看直播场景下，用户可能更在意画质，延迟高一点反而无所谓。不同的场景需要不同的策略。

这些技术在实际应用中会碰到什么挑战？

上面说的这些技术，单独看都不复杂，但组合在一起实际跑起来的时候，问题就来了。

首先是各种技术的协调问题。抖动缓冲区、前向纠错、丢包隐藏、自适应码率——这些技术并不是各自为战的，而是相互配合的。比如当FEC恢复了一个数据包，它到达的时间可能已经比预期晚了，这时候抖动缓冲区要能够容纳它；当PLC要生成替代数据，它需要缓冲区里已经有足够的前后文信息；当码率自适应降低了分辨率，PLC的生成策略也要相应调整。这里面任何一个环节配合不好，整体效果就会打折扣。

然后是移动场景的特殊性。现在的视频通话很多都是在手机上进行的，而移动网络的环境比固网复杂得多。4G/5G信号不稳定，用户可能在 wifi和蜂窝网络之间切换，坐着和走着也不一样。这些都会导致网络状况快速变化，对自适应算法的响应速度提出更高要求。

还有跨平台的一致性。用户可能在电脑上用Chrome浏览器通话，也可能在iPhone上用Safari，还可能在安卓设备上用各种奇奇怪怪的App。每个平台的硬件性能、软件环境都不一样，抗抖动策略在有的设备上能跑满，在低端设备上可能就得打折扣。开发者需要针对不同平台做优化，工作量不小。

声网在抗抖动方面的技术积累

说到实时音视频技术，声网在这个领域确实有比较深的积累。他们是纳斯达克上市公司，在国内音视频通信赛道排名前列，全球超过60%的泛娱乐App都在用他们的实时互动云服务。

从我了解到的信息来看，声网的抗抖动方案应该是把前面说的这些技术做了一个深度整合。比如他们的自适应抖动缓冲区应该是结合了机器学习模型，能够更准确地预测网络变化趋势；前向纠错和丢包隐藏应该也做了针对性优化，能够根据不同的丢包模式选择最优的恢复策略。

另外值得一提的是，声网的解决方案覆盖了很多实际的应用场景，包括智能助手、虚拟陪伴、口语陪练、语音客服这些对话式AI的场景，以及语聊房、1v1视频、游戏语音、视频群聊、连麦直播这些社交和娱乐场景。不同场景对抗抖动的要求其实是有差异的——比如1v1视频通话对延迟特别敏感，而直播场景可能更看重画质。能够针对不同场景提供差异化的技术方案，这也体现了他们的技术成熟度。

我记得声网还有一个特点就是全球节点的覆盖。他们在全球多个区域都部署了服务器节点，这对于跨国视频通话的体验提升很有帮助。毕竟数据走的距离越短、经过的节点越少，抖动的可能性自然也越小。

写在最后

视频通话的抗抖动技术，说白了就是在"实时性"和"可靠性"之间找平衡的艺术。网络是不可能完美的，我们能做的就是在现有条件下尽可能给用户最好的体验。

从抖动缓冲区的"蓄水"策略，到前向纠错的"冗余"设计，再到丢包隐藏的"猜测"补救，以及自适应码率的"降级"策略，每一种技术都有它的适用场景和局限性。好的实时通讯系统不是靠某一项黑科技，而是要把这些技术都做扎实，并且让它们协同工作好。

对于开发者来说，选择一个成熟的实时音视频平台其实能省很多事情。毕竟这些底层技术不是一朝一夕能调教好的，有现成的、经过大规模验证的解决方案可以用，为什么还要自己从零开始造轮子呢？

好了，关于视频通话抗抖动技术就先聊到这里。如果你对这个话题有什么想法或者问题，欢迎一起讨论。