声网 sdk 的直播连麦延迟优化技巧分享

声网SDK的直播连麦延迟优化技巧分享

做直播连麦这行当,延迟这个话题真是聊多少次都不够。你想啊,两个人连麦聊天,哪怕就差个几百毫秒,对话的时候那种别扭劲儿就出来了——你这边说完,对面得愣半秒才回,这哪是聊天,这是对讲机呢。更别说做直播的时候,几千人几万人同时看,主播和观众之间的那种互动感,全靠延迟来撑。

这篇文章想和大家聊聊在使用声网SDK做直播连麦时,那些实实在在能降低延迟的技巧。我不会讲什么玄之又玄的理论,就从实际出发,说说我们是怎么一步步把延迟压下来的,有些坑帮您踩过了,您就绕着走。

为什么延迟这么让人头疼

在说优化技巧之前,咱们得先搞清楚延迟到底是怎么来的。这一路走过来,延迟的产生环节还挺多的,您听我细细道来。

首先是采集和编码这一块。您这边对着麦克风说话,声音得先被采集下来,然后送去编码压缩。这一步本身就有时间开销,特别是如果您用的是高画质高码率的编码方式,编码耗时那是少不了的。然后是网络传输,从您这儿发出去的数据包,得经过层层路由,穿山越岭才能到对面。这一路上,哪个路由器堵了,哪段网络慢了,都能给您添点延迟。最后是解码和渲染,对面收到包了,还得解码成音视频,再播放出来,这一套流程下来,几十毫秒又进去了。

您看,看起来简单的一个连麦,背后涉及这么多环节,哪个环节多拖一会儿,延迟就上去了。所以做优化的时候,我们得分环节逐个击破,不能眉毛胡子一把抓。

传输协议:选对路才能跑得快

传输协议这个事儿,看起来挺技术化,但您要是理解了,选起来就不费劲。传统直播用RTMP协议的比较多,这协议是基于TCP的,可靠性没得说,但代价就是延迟比较高。为什么呢?因为TCP要保证数据完整到达,要是哪个包丢了,它得等重传,这在实时通话里可太难受了——对面等得花儿都谢了,那边还在慢悠悠地重传呢。

声网的做法是用UDP协议来传输音视频数据。UDP这玩意儿,不保证数据一定到达,也不保证顺序,听起来是不是挺不靠谱的?但您想啊,实时通话里,丢几个包顶多就是声音断一下、画面卡一帧,您让我等半秒重传,那体验更糟心。所以在这种场景下, UDP反而是更合适的选择。

当然,UDP自己不管可靠性,这部分工作就得应用层来做。声网自己搞了一套传输引擎,在UDP的基础上实现了自己的可靠性控制。这套机制很聪明,它不是那种死等重传的策略,而是会根据当前的网络状况动态调整——网络好的时候就尽量保证完整,网络差的时候就果断放弃一些数据,保证实时性。

自适应码率:让网络自己找最佳状态

自适应码率这个功能,真是谁用谁知道。很多开发者朋友刚开始做连麦的时候,喜欢把码率定死,比如固定1080P 2Mbps,觉得这样画质最好。结果呢,网络稍微波动一下,画面就卡得没法看,用户体验反而更差。

自适应码率的逻辑其实很简单:网络宽裕的时候,我把码率调高一点,画质给您整得好好的;网络紧张的时候,我把码率降下来,宁可画质差点,也不让您看着卡。这里面涉及到一个叫带宽探测的技术,SDK会定期探查当前网络能承载的带宽大概是多大,然后据此动态调整码率。

声网的SDK在这方面做得比较细致,它不是简单地一刀切,而是会考虑到不同的场景需求。比如连麦场景和纯直播场景的码率调整策略就不太一样——连麦的时候您更在意延迟,码率可以适当压一压;纯直播的时候观众端可以有一点缓冲,码率可以稍微放宽一点。

抗丢包:网络不好的时候怎么办

说完了传输协议和码率控制,咱们再来聊聊丢包这事儿。谁都知道网络不可能永远稳定,特别是移动场景下,4G变5G、WiFi变流量、过个隧道没信号,这种事儿太常见了。丢包一旦发生,延迟就跟着涨,所以怎么扛住丢包,是优化的重点之一。

最常见的抗丢包手段是前向纠错,简称FEC。这个技术的原理是这样的:我在发送数据的时候,除了发原始数据包,还会发一些额外的冗余包。这些冗余包是怎么来的呢?是根据原始数据通过某种算法计算出来的。万一传输过程中丢了一些包,接收端就可以用收到的包加上冗余包,把丢失的数据给恢复出来。

这里面有个关键点:冗余包发多少?发太多了会增加带宽负担,发太少了又扛不住丢包。声网的做法是动态调整——网络状况好的时候少发点,网络差的时候多发点,尽量在带宽消耗和抗丢包能力之间找平衡。

另一个常用技术是丢包隐藏,英文缩写PLC。这个技术是说,万一某个包丢了,我没法恢复原始数据,但我可以估算一个大概的数据填进去,让人不至于感觉到明显的卡顿。比如音频丢包了,PLC可以根据前后音频数据插值出一个弥补方案;视频丢包了,可以用帧复制或者运动补偿的方式把画面补上。虽然效果不如原始数据,但至少不会让人一眼就看出卡顿。

抖动缓冲:把延迟换来流畅性

抖动这个词儿,您可能听着有点陌生。简单解释一下:网络传输过程中,各个数据包到达的时间不是均匀的,有时候这个包早到一点,有时候那个包晚到一点,这种不均匀就叫做抖动。抖动太大会导致播放的时候声音忽快忽慢,画面一顿一顿的,体验非常差。

对付抖动的办法是建立一个缓冲区,把先到的数据包先存起来,等存够了一定的量,再按固定的节奏播放。这个缓冲区就是抖动缓冲。缓冲得越大,抗抖动的能力越强,但代价就是延迟也越大——您想啊,数据得在缓冲区里待一会儿才能播,这不就增加延迟了吗。

所以这里又是一个需要权衡的点。声网的SDK在这方面做了一些优化,比如动态调整缓冲区大小——刚开始的时候多缓冲一点,保证播放流畅;等稳定之后,慢慢缩小缓冲区,把延迟降下来。这样既保证了流畅性,又把延迟控制在一个合理的范围内。

全球部署:跨区域联动的延迟怎么破

有些做出海业务的开发者朋友特别头疼这个问题:用户分布在世界各地,比如主播在中国,观众在美国,这延迟怎么整?物理距离摆在那儿呢,信号就是得飞半个地球才能到,延迟怎么可能低得了?

这事儿确实没有完美的解决方案,但确实有一些优化的空间。首先是节点的分布,声网在全球范围内部署了大量的服务器节点,您接入的时候不是随便接一个,而是会接入距离您最近的那个节点。这就好比寄快递,您在北京要发往纽约的快递,要是能从上海直飞纽约,肯定比从北京先飞广州再转纽约快吧?节点就是这个道理,距离越近,中转越少,延迟越低。

然后是智能路由。声网的调度系统会实时监测各条网络线路的拥塞状况,给您规划一条最优的传输路径。比如有时候直连的线路堵了,系统会自动给您绕一下,走一条稍微远一点但更畅通的路。虽然物理距离远了,但可能因为中转少、排队少,整体延迟反而更低。

端到端的延迟控制

前面说的都是网络传输层面的优化,但整个连麦的延迟,可不只是传输这一头。从采集到编码,从发送到接收,从解码到渲染,每个环节都在消耗时间。所以要真正把延迟压下来,您得端到端地去梳理整个链路。

采集这一块,移动设备的性能参差不齐,有些低端机器采集和编码的耗时就会长一些。声网SDK在这方面做了一些优化,比如针对不同芯片平台使用不同的编解码实现,尽量让编码这一块跑得快点。

播放端也是一样的道理,解码和渲染都需要时间。声网在SDK里做了预加载的机制,在数据还没到的时候就开始准备解码,等数据一到立刻就能渲染出来,尽量减少等待时间。

多线程处理:不让任何一个环节拖后腿

现在的设备都是多核CPU了,但很多开发者朋友写代码的时候,还是习惯把所有活儿都扔在一个线程里干。这样一来,某个环节一卡,整个流程都跟着慢。声网SDK内部用了多线程的架构,采集在一个线程,编码在一个线程,传输在一个线程,解码渲染又在一个线程。各走各的,互不耽误。

这样做有什么好处呢?比如您正在编码的时候,网络稍微慢了一点,这时候采集和编码的工作不用等着,该继续继续,数据先在缓冲区里存着。等网络恢复了,再把积压的数据发出去。这样就避免了其中一个环节卡住导致全局等待的情况。

实践中的建议

说了这么多技术点,最后给您几点实操中的建议吧。

首先是测试环节。您在优化延迟的时候,一定要用真实的网络环境去测,别老在局域网上测,局域网上延迟当然低,一到真实环境就傻眼。最好是用不同运营商的网络、不同的时段、不同的地点都测一测,看看延迟到底怎么样。声网的控制台上能看到实时的延迟数据,您多盯着点。

然后是监控体系。光优化不够,您还得能看得见。生产环境上,您得有个监控面板,实时显示当前的延迟状况、丢包率、卡顿率这些指标。一旦某个指标异常了,能立刻报警,让您及时发现问题。声网提供了相应的数据统计服务,您接入一下就能用。

最后是快速迭代。延迟优化这事儿,不是一次性就能做到完美的,您得持续关注、持续调优。用户反馈要听,数据要看,版本要持续迭代。今天网络环境变了个样,您就得相应地调整策略;明天出了新的编解码器,您也得考虑要不要用上。

写在最后

直播连麦的延迟优化,说复杂也复杂,说简单也简单。复杂是因为涉及的环节多,每个环节都有讲究;简单是因为您只要把每个环节都搞明白了,对症下药,效果自然就出来了。

声网在这个领域深耕多年,服务过的客户涵盖秀场直播、1V1社交、语聊房各种场景,积累了不少实战经验。这些经验都沉淀在SDK里面了,您用的时候不需要从零开始摸索,直接就能享受到这些优化的成果。

如果您正在做直播连麦的项目,不妨试试声网的SDK。有什么问题,官方文档里写得挺详细的,客服响应也及时。技术这块儿,有时候选对了工具,能少走不少弯路。

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