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        直播推流端弱網優化策略 | 直播 SDK 性能優化實踐

        日期: 2017-04-19 11:34:40 / 人氣: 1824

        直播無疑是 2016 年的大熱話題,七牛云在 6 月底發布了實時流網絡 LiveNet 和直播云解決方案后,我們用《直播技術詳解》系列文章系統地介紹了直播各個環節的關鍵技術,幫助視頻直播創業者們更全面、深入地了解直播技術,更好地技術選型。
        《直播 SDK 性能優化實踐》系列文章是介紹七牛云在直播 SDK 上的技術創新實踐。歡迎探討。


        弱網優化的場景

        網絡直播行業經過一年多的快速發展,衍生出了各種各樣的玩法。最早的網絡直播是主播坐在 PC 前,安裝好專業的直播設備(如攝像頭和麥克風),然后才能開始直播。后來隨著手機性能的提升和直播技術的進步,主播只需要有手機和有網絡就可以直播。直播發展到現在,單一的室內聊天互動直播已經無法滿足觀眾的需求。主播們開始走向戶外,在更多的場景下直播。
        在可以預見的未來,這種直播形式會快速發展。直播的內容會更優質,直播的形式也會從單純的娛樂轉向體驗。
        直播想延伸到戶外需要克服很多困難,而最主要的困難就是應對不穩定的網絡。移動網絡下,通常容易遇到網絡不穩定,連接被重置,斷線重連,一方面頻繁重連,建立連接需要開銷。另一方面尤其是發生 GPRS/2G/3G/4G 切換時,帶寬可能出現瓶頸。當帶寬不夠,幀率較高/碼率較高的內容較難發送出去,這個時候就需要我們在不同網絡狀況執行不同的策略編碼推流,讓觀眾可以看到最優質的直播視頻。

        弱網優化的原理

        思路一:

        根據上行帶寬的狀況來調整碼率、FPS、分辨率
        弱網優化其實有一個概念性的東西,我們如何評價一個推流方案,它的弱網優化好不好?首先我們要知道三個概念,這個是和解碼器相關的,碼率(BitRate)、FPS(video frame per second)、分辨率(VideoSize)。
        人們對視頻流的感受集中在卡頓、模糊等消極的情況,在 UGC 、 PGC 的直播場景中,這些情況時常發生。直播推流對實時性的要求很高,為了保證實時性,在網絡帶寬不足或者上行速度不佳的情況下,都需要做出選擇。要么選擇更好的流暢度但犧牲清晰度(模糊),要么選擇更好的清晰度但犧牲流暢度(卡頓)。當選定了一個分辨率后,推流過程中就不會對分辨率做變更,但可以對碼率和 FPS 做出調節,從而達到上述兩種情況的選擇。

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        通過這個關聯,我們就可以容易的知道該如何從技術層面做出調整。在追求更好的流暢度時,我們可以適當降低碼率。如果 FPS 已經較高(如 30)時,可以維持 FPS 不變更;如果此時因碼率太低而畫面無法接受,可以再適當調低 FPS。在追求更清晰的畫質時,可以提高碼率,FPS 調節至 24 左右人眼大多還會識別為流暢。如果可以接受有輕微卡頓,那么可以將 FPS 設置的更低,比如 20 甚至 15。
        總之,這三者之間一起構建了畫面清晰和視頻流暢的感覺,但最終參數是否能滿意需要不斷調整和調優,從而滿足產品層面的需求。
        思路二:

        通過高壓縮比的編碼技術,比如:H.265
        當然動態調整編碼策略是一種應對方式,而直接提高視頻流的壓縮比降低直播對網絡的要求也是一種策略。目前如果使用 H.265 編碼就可以降低 40% 的帶寬占用。但是目前的在手機直播上用 H.265 編碼還有很多的問題要解決。比如 H.265 編碼對移動端來說性能開銷過大,相繼會帶來的問題還有發熱過高、掉電過快等問題。

        七牛在弱網優化上做了什么

        很顯然弱網優化在目前多樣化的直播行業中是一個非常有用功能,所以七牛直播云的 SDK 也在這方面做出了大量的努力,下面可以分享下思路和效果。
        根據大量客戶的反饋定制優秀的弱網優化策略
        所謂弱網優化的本質是一種策略。而弱網優化的效果取決于以下兩點:

        1)更精確和細粒度的檢測網絡的狀況,便于推流端 SDK 調整參數。

        2)更豐富的策略和更合理的選擇。當 SDK 精確的反饋了網絡的狀況,我們需要做出正確的判斷選擇出一種合適的策略來應對。
        要做到以上兩點,就需要有大量的用戶反饋來驗證策略的可靠性和效果。七牛直播云已經通過了很多客戶的驗證,而且集成七牛直播推流 SDK 時不需要做任何的配置,默認就會打開這個功能。

        極其優秀的優化效果

        弱網優化報告-iOS
        測試目標:比較七牛和某著名直播 App 在弱網下的直播表現
        測試范圍:七牛 iOS 推流 demo 、某著名直播 App
        測試策略:使用 atc 弱網工具模擬 10%的丟包率的網絡,同時使用七牛 demo 和某著名直播 App 直播時鐘走時 5 分鐘,并使用 SrsPlayer 播放(播放器參數相同),分別查看播放效果,統計卡頓次數。
        測試結果:好網丟包率 10% 的情況下,七牛 iOS 的表現稍優于某著名直播 App 的 iOS 端。

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        弱網優化報告-Android
        測試目標:比較 Android 端七牛和著名直播 App 在弱網下直播的表現
        測試范圍:七牛 Android 推流 demo、某著名直播 App 的 Android 端
        測試策略:分別從限制上下行和設置丟包率的角度進行弱網的模擬。具體設置的弱網環境,見以下內容。
        使用 atc 弱網工具分別模擬 3G 網和好網下 10% 丟包率的網絡,同時使用七牛 Android 推流 demo、某著名直播 App 的 Android 端、直播時鐘走時 5 分鐘,并使用 SrsPlayer 播放,分別查看播放效果,統計卡頓次數。
        測試結果:

        3G 弱網丟包率 0 的情況下,七牛 Android 的表現優于某著名直播 App 的 Android 端。

        好網丟包率 10% 的情況下,七牛 Android 的表現稍優于某著名直播 App 的 Android 端。

        測試數據:

        3G 網絡:

        1)3G 網丟包率 0(上行 420 Kbps,下行 850 Kbps):

        4

        2)好網丟包率 10%:

        2

        結語

        弱網優化在直播領域是一個非常值得深挖的功能。雖然網絡質量一直在升級,但是觀眾的要求也會越來越高。如何根據網絡狀況動態變化調整到最佳觀看體驗碼流是一門藝術。
        這里還可以展開更前沿的展望,比如我們把動態調整的策略做成一個放在云端的庫。而每個終端會反饋弱網優化策略的使用結果,這些海量的結果數據可以通過機器學習建模出更優質的策略,最后把這些策略又回饋到各個終端。


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