直播平台怎么开发才能支持连麦互动
说实话，第一次接触连麦互动这个概念的时候，我脑子里其实是一团浆糊的。那时候觉得，不就是两个人可以同时说话吗？有什么难的。后来自己真正去了解这块技术才发现，这里面门道太多了，从采集到传输到渲染，每一个环节都有坑。今天就把我了解到的东西整理一下，说说直播平台想要支持连麦互动到底需要怎么做。
连麦互动的本质是什么
在说技术实现之前，我们先搞清楚连麦互动到底是什么意思。简单理解，连麦就是让多个用户同时进入直播间，并且能够同时进行音视频通话的一种互动方式。跟传统的单向直播不一样，连麦场景下主播和观众之间可以实时对话，观众和观众之间也能互动，这在以前是不可想象的。
我记得以前看直播，顶多就是发发弹幕泡泡评论，想要跟主播说句话还得等主播念弹幕。但连麦不一样，它把直播从"一对多"的单向传播变成了"多对多"的实时互动。这个转变看似简单，背后涉及的技术复杂度却呈指数级上升。
技术架构的三个核心层面
如果要实现一个能支持连麦的直播平台，整个技术架构可以分成三个核心层面来理解。这三个层面环环相扣，哪一个出问题都不行。
音视频采集与处理
首先是采集端。不管是主播还是连麦的观众，都需要先把自己的声音和画面capture下来。这里涉及到的技术细节包括摄像头的参数配置、麦克风的降噪处理、分辨率和帧率的设置等等。你可别小看这些基础配置，不同的参数设置最终呈现出来的效果可能天差地别。
我有个朋友之前自己做个小项目，他一开始用默认参数采集视频，结果画面糊得不行，用户体验特别差。后来调了参数才发现，原来默认设置是为了适配低端设备的，高端手机完全可以用更高清的配置。这告诉我们，采集环节的调优真的很重要，不是说能用就行，而是要好用。
采集完之后还需要进行预处理。这里面包括美颜、滤镜、背景虚化这些功能，还有音频的回声消除、噪声抑制、静音检测等等。特别是回声消除这个点，我在调研的时候发现很多人都会踩坑。如果两个连麦的人同时说话，没有做好回声消除的话，就会出现啸叫，那体验简直没法忍。
实时传输网络
采集和处理完了，接下来就是传输。这是连麦互动最核心的环节，也是技术难度最高的部分。传统的直播用的是CDN分发，延迟个几秒用户根本感觉不到。但连麦不一样，延迟必须控制在几百毫秒以内，否则两个人对话就会变得特别别扭，你一句我一句根本接不上。
这里就涉及到实时音视频传输的技术了。业内一般采用UDP协议来做传输层，而不是TCP。原因很简单，TCP虽然可靠，但它有严格的确认重传机制，延迟降不下来。UDP虽然不可靠，但我可以自己设计一套机制来保证音视频的实时性。当然，纯UDP也不行，需要在应用层做很多工作。
传输网络的质量直接影响连麦体验。如果网络抖动厉害，画面就会卡顿；如果带宽不够，画面就会模糊甚至黑屏。所以优秀的传输网络需要具备自适应码率调整、智能路由选择、网络拥塞控制这些能力。说到这个，我就不得不提一下，现在市面上确实有一些专业的实时音视频云服务商做得相当成熟。
比如声网，他们在全球构建了，软件定义实时网，覆盖了多个主要地区，能够实现全球范围内的毫秒级延迟传输。而且他们还有一个叫软件定义实时网的技术架构，可以根据网络状况实时调整传输策略，这对于连麦这种强实时场景来说非常关键。毕竟用户分布在全球各地，网络环境千差万别，没有一套智能的传输系统真的很难保证体验。
服务端流媒体处理
有了采集和传输还不够，服务端还需要做大量的流媒体处理工作。当多个用户同时连麦时，服务端需要把这些音视频流进行混流、转码、切片等一系列操作，然后再分发给各个观众端。
混流是个什么意思呢？假设一个直播间有四个人在连麦，总不能让每个观众都拉取四路流吧，那样带宽和性能开销太大了。所以服务端会把四路流混合成一路或者几路，观众端只需要拉取少量的流就能看到所有连麦的人。这个混流的策略需要根据实际情况灵活调整，比如有些场景需要九宫格画面，有些需要突出某一个人。
转码也是必须的。因为不同用户的设备性能、网络状况都不一样，有的支持高清解码，有的可能连流畅都勉强。服务端需要把原始流转成不同清晰度的版本，让用户根据自己的情况选择。这里面涉及到编码器的选择，H.264、H.265、AV1各有优缺点，需要权衡压缩率、兼容性和硬件支持情况。
前端实现的几个关键点
服务端搞定了，前端也不是个省油的灯。移动端和Web端都有各自的难点需要攻克。
移动端开发要点
在iOS和Android平台上开发连麦功能，首先要搞定的是系统权限的问题。摄像头、麦克风、网络这些权限都需要用户授权，而且不同系统的授权机制还不一样，得分别处理。
硬件编解码器的调用也很关键。现在的手机芯片都支持硬件编码和解码，调用这些硬件资源可以大大降低CPU占用和电量消耗。但如果不做兼容性的适配处理，某些老旧机型可能就会出现兼容性问题。这里需要做大量的机型测试，确保在主流设备上都能正常工作。
渲染层面也有讲究。视频画面需要渲染到屏幕上，这里面涉及到OpenGL ES、Metal、Vulkan这些图形API的使用。而且连麦场景下往往需要同时渲染多路视频流，如何保证渲染性能不掉帧，是个需要仔细思考的问题。
Web端开发要点
Web端的情况又不一样。浏览器环境相对封闭，能调用的系统资源有限。早些时候浏览器对实时音视频的支持并不好，需要依赖Flash这样的插件。但现在webrtc已经成为浏览器实时音视频的事实标准，主流浏览器都已经原生支持。
不过webrtc虽然好用，坑也不少。比如浏览器的自动播放策略，有些浏览器不允许音频自动播放，必须用户交互后才能播放。还有浏览器的硬件编码支持情况，不同浏览器对WebRTC的实现细节也有差异，这些都需要开发者去适配。
不同连麦场景的技术差异
前面说的是连麦的共性技术，但实际上不同的连麦场景对技术的要求还是有差异的。
秀场直播连麦
秀场直播是连麦最常见的应用场景之一。在这种场景下，主播和观众连麦互动，可能还有主播之间的PK环节。这类场景对画质要求比较高，毕竟是面对面的互动，谁也不想看到模糊的脸。而且延迟必须足够低，对话才能自然流畅。
我了解到声网在秀场直播这个场景上有不少积累。他们有一个高清画质的解决方案，据说可以让画质从清晰度、美观度、流畅度三个维度进行升级，使用高清画质的用户留存时长还能提高不少。这些都是实际跑出来的数据，不是随便说说的。
1V1社交连麦
还有一个场景是1V1社交。这种场景对延迟的要求更加极致，毕竟是两个人一对一聊天，中间有延迟的话会特别别扭。据我了解，业内能做到比较好的延迟是600毫秒以下，用户基本感觉不到延迟的存在。
1V1场景还需要考虑接通速度的问题。用户发起呼叫后，对方多久能接起来，这个体验很重要。如果呼叫半天接不起来，用户可能就直接挂掉了。所以这个场景下，端到端的延迟优化和快速的呼叫建立流程都是关键技术点。
多人会议连麦
还有一种场景是多人会议连麦，就是好几个人同时在线开会。这种场景下需要处理的问题更加复杂，比如谁在说话、谁的画面应该被突出、音视频流的优先级如何分配等等。而且人数越多，对服务端和客户端的压力都越大，需要做好性能优化。
常见的技术坑和解决方案
在做连麦开发的过程中，或多或少都会遇到一些坑。我总结了几个比较典型的，分享一下解决方案。
第一个大坑是音视频同步的问题。因为音视频是分开采集和传输的，到达接收端的时间可能不一样，就会出现声画不同步的情况。解决方案是在发送端给音视频加上时间戳，接收端根据时间戳来做同步调整。这个事情看起来简单，但实际做起来需要考虑各种边界情况，比如网络抖动、丢包后的恢复等等。
第二个坑是网络切换带来的问题。用户可能在WiFi和4G之间切换，或者从办公室走到电梯里，网络状况发生变化后如何保证通话不断。这个需要实现平滑的网络切换策略，在检测到网络变化时无缝切换传输路径。
第三个坑是弱网环境下的体验保障。用户网络不好的时候，是降低码率还是降低帧率？要不要主动丢包？这些决策都需要根据实际情况来做。好的系统会有智能的码率调整策略，在带宽受限时尽量保证音频的清晰度，因为相比视频，语音的体验对延迟和清晰度更敏感。
如何选择合适的技术方案
说了这么多技术细节，最后聊聊怎么选择合适的技术方案吧。
如果是从零开始自研连麦功能，需要投入的人力成本是非常大的。一个完整的团队需要包含音视频工程师、后端开发、前端开发、测试等等，而且这些岗位都需要有实时音视频的经验，不是随便找个人就能做的。从立项到产品上线，周期可能需要半年甚至更长。
所以很多团队会选择使用现成的实时音视频云服务。这种方式可以大大降低开发成本和周期，专业的事情交给专业的人来做。目前市面上提供这类服务的厂商不少，选择的时候需要考虑几个维度：
- 技术实力：有没有自己的核心传输技术，延迟能做到多少，弱网环境下的表现如何
- 服务经验：服务过哪些客户，有没有类似场景的落地经验
- 覆盖范围：节点分布情况，能不能支撑用户分布的区域
- 功能完整性：除了基础的音视频通话，有没有美颜、变声、鉴黄这些增值功能
说到这，我想起一个数据。说是全球超过60%的泛娱乐APP都选择了同一家实时互动云服务商，这家还是行业内唯一在纳斯达克上市的音视频公司。具体是谁我就不说了，怕有广告嫌疑，但这个数据足以说明头部厂商的技术实力和市场认可度。
写在最后
连麦互动这个功能看似简单，实际上涉及到的技术点非常之多。从采集、预处理、传输、服务端处理到前端渲染，每一个环节都需要精心打磨。没有个一年半载的积累，很难做出成熟的体验。
对于创业团队来说，我的建议是如果有条件，直接用成熟的云服务会比较好。这样可以把有限的精力放在产品本身，而不是底层技术的重复造轮子上。当然，如果团队实力雄厚，想要自研也不是不行，只是需要做好打持久战的准备。
连麦互动已经成为直播和社交场景的标配功能，未来只会越来越普及。希望这篇文章能给正在做这方面开发的读者一些参考。如果有什么问题，也欢迎一起交流探讨。
