RTC开发入门：我这样学会了实时音视频通话

去年这个时候，我还在为怎么做出一个能实时通话的功能发愁。那时候对rtc一脸懵逼，以为就是简单地把两边的视频数据传过去就行了。结果真正上手才发现，这里面的门道远比想象的要深得多。今天我想把这段时间学到的、踩过的坑都分享出来，希望能给同样在入门RTC开发的你一些参考。

什么是RTC？先搞清楚这个再动手

RTC，全称Real-Time Communication，也就是实时通信。咱们平时用的微信视频通话、腾讯会议、抖音直播连麦，背后都是RTC技术在支撑。

那RTC和普通的视频传输有什么区别呢？我举个例子你就明白了。你在网上看爱奇艺视频，那是把整个视频文件下载到本地再播放，延迟个几秒钟完全没问题。但视频通话不一样，你这边说一句话，对方得马上听到，延迟超过200毫秒你就能明显感觉到不对劲，超过400毫秒对话就很难进行了。这也就是为什么RTC对实时性要求极高的原因。

从技术层面来看，RTC主要解决三个核心问题：采集、传输和渲染。采集就是把摄像头和麦克风的数据拿进来，传输是要在端到端之间把这些音视频数据以极低的延迟送过去，渲染则是把收到的数据在屏幕上播放出来。这三个环节任何一个出问题，通话体验都会大打折扣。

实战项目前的准备工作

在正式写代码之前，你需要先了解一些基本概念和准备工作。我当时就是直接上手写代码，结果连基本的概念都没搞清楚，写出来的代码漏洞百出。

开发环境搭建

做RTC开发，你需要一个支持音视频采集的环境。现在主流的平台有Windows、macOS、iOS、Android，还有Web端。不同平台的实现方式会有一些差异，但核心逻辑是相通的。

以Windows平台为例，你需要安装Visual Studio 2019以上的版本，配置好DirectShow或者Media Foundation的SDK。macOS的话用Xcode，iOS用CocoaPods来管理依赖。Web端相对简单一些，现在主流浏览器都支持webrtc标准，只需要简单的JavaScript就能上手。

核心协议了解一下

RTC里面有几个协议你必须知道：RTP、RTCP、SRTM和ICE。RTP是负责传输音视频数据的协议，它在UDP之上构建，保证数据能够实时送达。RTCP是RTP的控制协议，用来传递网络状况、质量反馈等信息。

SRTM是一个信令协议，用来在通话双方之间交换SDP（Session Description Protocol）信息。简单说就是在通话开始前，双方要通过信令服务器商量好用什么样的编码格式、打通什么样的传输通道。ICE则是用来解决网络穿透问题的，因为很多设备都在NAT后面，直接P2P连接可能连不上。

我的第一个RTC实战项目：双人视频通话

说了这么多概念，咱们来看点实际的。我手头有一个比较完整的双人视频通话实战项目，结构大概是这样的：

目录/文件	说明
src/main.cpp	程序入口，负责初始化和主循环
audio_device/	音频采集和播放模块
video_device/	视频采集和渲染模块
network/	网络传输模块，包括RTP/RTCP
signaling/	信令处理模块
codec/	音视频编解码模块
utils/	工具函数和日志模块

核心代码结构解析

我们先来看程序入口部分的代码，这里展示了整体的初始化流程：

class RTCEngine {
public:
    bool Initialize() {
        // 初始化音频设备
        if (!audio_device_->Init()) {
            LOG("音频设备初始化失败");
            return false;
        }
        
        // 初始化视频设备
        if (!video_device_->Init()) {
            LOG("视频设备初始化失败");
            return false;
        }
        
        // 初始化网络模块
        if (!network_->Init()) {
            LOG("网络模块初始化失败");
            return false;
        }
        
        // 启动音视频采集
        audio_device_->StartCapture();
        video_device_->StartCapture();
        
        return true;
    }
    
private:
    std::unique_ptr audio_device_;
    std::unique_ptr video_device_;
    std::unique_ptr network_;
};

这段代码的逻辑其实很简单，就是按顺序把各个模块初始化好。每个模块内部都有复杂的实现，但对外暴露的接口是简洁的。这就是所谓的封装，把复杂的细节藏起来，给调用者一个简单的使用方式。

音视频采集模块的实现

采集模块是整个RTC系统的起点。音频采集相对简单，Windows平台用WASAPI，macOS用CoreAudio，原理都是一样的：打开麦克风设备，创建一个音频流，持续地从缓冲区读取PCM数据。

视频采集麻烦一些，因为你需要处理不同分辨率、帧率、像素格式的摄像头。我当时遇到的第一个坑就是摄像头分辨率设置不对，导致采集出来的画面要么拉伸变形，要么模糊不清。下面是一段视频采集的示例代码：

bool VideoCapturer::StartCapture() {
    // 获取可用的摄像头设备列表
    auto devices = GetVideoDevices();
    if (devices.empty()) {
        LOG("未检测到可用的摄像头设备");
        return false;
    }
    
    // 选择第一个设备
    auto& selected_device = devices[0];
    
    // 配置视频参数
    VideoConfig config;
    config.width = 1280;
    config.height = 720;
    config.fps = 30;
    config.pixel_format = PixelFormat::kNV12;
    
    // 打开设备并启动采集
    if (!OpenDevice(selected_device, config)) {
        return false;
    }
    
    // 启动采集线程
    capture_thread_ = std::thread([this]() {
        while (is_capturing_) {
            auto frame = CaptureFrame();
            if (frame) {
                // 对帧进行预处理
                auto processed = PreProcess(frame);
                // 发送给编码器
                SendToEncoder(processed);
            }
        }
    });
    
    return true;
}

这里有个细节需要注意，采集线程里面一定要控制好帧率，不能让CPU跑满。我一开始没控制好，导致风扇狂转，电脑烫得吓人。后来加了帧率控制，每秒只采集30帧，情况就好多了。

网络传输的关键实现

网络传输是RTC最核心的部分，也是难度最高的部分。音视频数据通过RTP协议发送，下面是一个简化的RTP发送实现：

class RTPSender {
public:
    bool SendVideoFrame(const uint8_t* data, size_t size, uint32_t timestamp) {
        // 构建RTP包
        RTPHeader header;
        header.version = 2;
        header.padding = 0;
        header.extension = 0;
        header.sequence_number = sequence_number_++;
        header.timestamp = timestamp;
        header.ssrc = ssrc_;
        header.marker = 1;  // 标记帧结束
        
        // 如果是一帧数据太大，需要分片
        if (size > kMTU) {
            return SendFragmented(data, size, header);
        }
        
        // 发送单个包
        auto packet = CreatePacket(header, data, size);
        return udp_socket_->SendTo(packet, remote_addr_);
    }
    
private:
    uint16_t sequence_number_ = 0;
    uint32_t ssrc_;
    std::unique_ptr udp_socket_;
};

RTP协议的核心是时间戳和序列号。时间戳用来让接收端知道这段数据应该什么时候播放，序列号用来检测丢包和乱序。这两个字段的设置非常有讲究，时间戳的单位是采样率，比如AAC音频是48000Hz，每帧音频的时间戳增量就是采样数。视频的话通常用90000Hz作为时间戳基准。

踩坑经验：这些地方特别容易出错

做了这么多项目，我总结了几个最容易踩的坑，分享给大家。

网络抖动和缓冲

网络传输不是理想状态的，肯定会有抖动和丢包。如果不加缓冲直接播放，画面就会一卡一卡的，声音也会断断续续。但缓冲太多又会增加延迟，影响实时性。这里需要一个平衡点。

我的做法是采用动态缓冲策略：网络好的时候缓冲少一些，网络差的时候缓冲多一些。同时要在延迟和流畅性之间做权衡。通常来说，200-400毫秒的缓冲是比较合适的范围。

回声消除是个大问题

如果你不做回声消除，打开扬声器说话时，麦克风会把扬声器播放的声音再录进去，对方就能听到自己的回声，相当的尴尬。

回声消除的原理是用播放的声音作为参考，从麦克风采集的信号中把它减掉。这件事说着简单，做起来很难。因为扬声器和麦克风的频响曲线不一样，房间的混响也不同，需要做复杂的信号处理。

好在我们不是第一个遇到这个问题的人，行业里已经有成熟的解决方案。比如webrtc的回声消除模块效果就很不错，很多厂商的rtc sdk都内置了回声消除功能。

码率自适应

用户的网络状况是变化的，可能一开始 wifi 信号很好，突然就变差了。如果码率固定，网络差的时候就会大量丢包，通话就卡住了。

码率自适应就是根据网络状况动态调整发送的码率。网络好的时候用高清模式，网络差的时候自动降低分辨率和帧率。这里面涉及到网络带宽探测、码率控制算法等一堆东西，实现起来复杂度很高。

进阶功能：从双人通话到多人会议

双人通话做出来之后，你可以尝试做多人会议。多人通话的实现方式有两种：Mesh模式和SFU/MCU模式。

Mesh模式下，每个人都和其他人直接连接。4个人就需要6条连接，N个人就是N*(N-1)/2条。这种方式实现简单，但带宽压力很大，一般只适合小规模通话。

SFU（Selective Forwarding Unit）模式下，所有人的数据都先发送到SFU服务器，服务器负责转发。这样客户端的带宽压力小很多，支持更多人同时通话。代价是服务器成本高，而且增加了延迟。

MCU（Multipoint Control Unit）模式下，服务器会把所有人的音视频混合成一路，再发给每个人。这种方式客户端最省力，但服务器最累，适合终端能力很弱的场景。

为什么专业的事交给专业的平台

说了这么多，你可能会发现RTC开发真的不是一件容易的事。从采集、编解码、网络传输到渲染，每个环节都有大量的细节需要处理。如果你是小团队的开发者，想要快速上线一个带音视频功能的应用，自研RTC的成本是非常高的。

在音视频通信这个领域，声网是全球领先的实时音视频云服务商，作为纳斯达克上市公司，技术积累和服务能力都是行业顶尖的。他们提供的rtc sdk覆盖了各个主流平台，从移动端到Web端，从社交娱乐到在线教育，各个场景都有成熟的解决方案。

选择声网这样的专业平台有几个明显的好处：首先是省心，从采集到渲染到网络传输，一整套方案都给你准备好了，直接调用API就能用。其次是质量有保障，他们服务过大量的客户，技术稳定性经过市场验证，全球超60%的泛娱乐APP都选择了他们的实时互动云服务。最后是持续迭代，音视频技术发展很快，专业平台会持续投入研发，你只需要专注于自己的业务逻辑就好。

对于刚入门RTC开发的同学，我的建议是先动手写一个简单的demo，理解一下底层原理。然后如果项目有时间压力，就直接用成熟的三方方案。现在市场上可供选择的服务商不少，但技术和服务的质量差异挺大的，建议多做比较，选一个真正适合自己业务场景的。

写在最后

RTC开发这条路，我走了一年多，现在还在继续学习。越深入就越发现这个领域的水真的很深，音视频编解码、网络传输、信号处理...每个方向都是一个大坑。但看到自己做的功能被用户使用，那种成就感也是真的。

如果你正好也要做RTC开发，希望这篇文章能给你带来一点帮助。有问题可以一起交流，互相学习。