原创《苏宁视频云：低延时技术开拓之路》
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在直播中,延迟时间的长短决定了用户体验的优劣,也决定了视频服务商未来的发展道路.苏宁视频云看准了低延时技术的市场前景,砥砺深耕,为苏宁其他业务板块提供视频技术支撑.
目前,我国网络视频直播市场空前繁荣,媒体、社交、电商等企业纷纷进军该领域.光明的市场前景意味着竞争的日趋白热化,而视频的传输与播放质量将是视频服务商生存和发展的关键.苏宁视频云作为服务深耕者,凭借PPTV超过十年的技术和行业经验,钻研低延时技术,着力打造专注视频领域的云服务平台.
低延时优化视频直播体验
延时性在很多视频直播应用软件中都是一项十分重要的指标.在会议、辩论、竞标、直播、医学会诊,或者网红跟粉丝互动的视频通信中,延时越低,直播体验越好.
延时是接收视频帧到播放此帧之间的时间差.对于网络流应用而言,延时可以来源于任何工作流程,比如摄像头／编码器、上游网络、流服务器、下游网络,或者观看者的视频播放器等.通常,延时都在缓存视频帧的时候产生,对于25FPS的视频来说,一个存储50帧的视频缓存会产生大约2秒延时.
视频缓存区会对网络中断进行补偿,这也就是为什么用于直播的视频流应用总会有那么长的延时.如果用户一边在IPTV或者网页上观看体育赛事,一边在广播中收听同场赛事解说,就会感受到网络延时.广播的延时很低,但是网络视频流就会有几秒的滞后.
对于商用视频通信软件来说,尽可能低的延时极为重要.端到端延时的准确值会有差别,从8—10秒到1秒以内不等.因为缓存会发生在任意一个处理流程中,所以从编码器到服务器到播放器都需要控制延时.另外,正确的流格式和架构也很重要.使用HTML5技术,比如HLS或者DASH通常会产生较多延时,但使用RTMP或WebRTC所产生的延时就会相对较少.
厚积薄发,“瞄准”低延时
从2010年年初起,苏宁开始从零售公司转型为互联网公司,在存储和视频云服务技术方面,已有了一定的积累,苏宁视频云也成为整个苏宁集团视频能力的支撑.苏宁集团现有八大产业,苏宁视频云基本做到视频业务全覆盖,比如苏宁易购短视频、电商直播、苏宁体育的视频直播、点播、苏宁文创,还有置业、金融等视频业务,作为一项底层技术基础服务进行输出,支持各大业务的视频播放.同时,苏宁视频云也把云服务的能力向外输出,譬如,与海南广电、山东广电、加拿大Aupera、陆优科技以及优酷、足记等互联网视频网站合作,为企业客户带来价值,甚至产业赋能.
苏宁视频云技术最早服务于PPTV,以直播的业务形态对外服务,特别是体育赛事直播.2017年,PPTV直播西班牙国家德比,并发量超过500万.超大并发量对系统的挑战是非常大的,这正是体现苏宁视频云直播方面经验优势的地方.当然,不同的业态中,云产品的形态也不同.多元化的直播形式,也促使苏宁视频云在业务能力方面有更全面的提升.
从2014年开始,主播类互动直播有了很大发展.直播技术的飞速发展和4G网络开始普及是分不开的.尤其是室外直播和移动直播,从硬件设备来看,已经非常成熟.5G时代的到来,更让高清直播的发展呈现不可逆之势：画质越来越高清,延时越来越低.因此,苏宁视频云也在牢牢抓住画质和延时两个方面来发展云服务.画质方面,目前对“高清”的普遍定义是2K、4K,而苏宁视频云已经在研究8K技术.
2018年,苏宁视频云着重瞄准实时通信技术领域.实时通信追求低延时和接通率,通俗来讲,它类似于“打电话”,但不仅有语音,还包含视频等元素,从而为传统场景提供更为丰富的想象空间.在此领域,云服务厂商也纷纷抓紧时机,寻求突破.苏宁视频云总经理付刚认为,低延时技术将来会有很好的发展趋势,目前已经有很多云服务厂商能做到将观众和主播互动的延时控制在三秒之内,当网络条件具备时,低延时互动还会有飞跃式发展,直播场景会更复杂,也许将实现两三个人,甚至更多人的连麦.总之,只要技术条件和基础设施条件允许,画质和低延时将会越来越满足用户需求.为此,苏宁视频云将“触角”伸向低延时技术.
技术选型,WebRTC成关键
苏宁视频云根据项目特点及技术成熟度,选择合适的框架.比如,点播转码方面的项目一般采用深度的FFmpeg.FFmpeg是音视频编解码领域很重要的开源技术框架,被称为业界的“瑞士”.直播转码平台方面,由于有较多的需求,采用基于FFmpeg的二次开发.桌面播放器方面,主要采用基于libVLC的二次开发.移动播放器方面,采用自主研发的跨平台播放器SDK.
苏宁视频云的低延时互动直播系统在WebRTC的基础上进行了二次开发,实现多人实时视频通话,服务端采用U来转发备通话参与方的音视频流.服务端还设计并实现了如下主要功能来协同工作：房间管理服务管理多人同时通信,信令服务转发信令并协助建立点对点连接,流媒体服务用来承载点对点的视频连接及视频转发,合流模块把多路视频流合成一路并推流到CDN,实现旁路直播等.这一方案具有可观的行业应用前景,可应用于在线教育、娱乐互动、企业视频、会议视频等需要实时互动的直播领域.
自从谷歌开源后,WebRTC就一直备受业界关注,预期将在远程医疗、在线教育、娱乐互动直播、视频等领域有广泛的应用.但由于音视频直播及通信技术的复杂性,以及规范制定的滞后,并不是所有的前端浏览器都支持,因此前几年一直处于试用阶段.近两年,低延时直播技术的落地应用开始加速,行业先行者在商业解决方案中应用该技术为客户提供服务.这些公司大多在音视频通信领域有多年积累,用私有技术实现类似WebRTC的系统,与开源的WebRTC相比,更成熟稳定.
技术主导．H.265来助力
同时,在高清视频播放场景下,苏宁视频云提出边缘计算+P2P+CDN+分布式计算模型方案应用视频云,运用H.265编码软件为技术主导的全链路高清视频处理及分发服务.H.265是目前新一代编码标准中较为成熟的,编码效率很高,编码复杂度与编码效率比较平衡,已有不少商用案例,超过5090的移动设备支持这一标准.但之前受限于高昂的专利费,始终没有大规模商用.最近,H.265专利授权管理组织宣布不再对非实体的内容分发收取专利费,包括网络流媒体、有线、无线广播以及卫星传输等,这对行业来说是个利好.
目前,视频云服务商能自主研发H.265编码器的还比较少,苏宁视频云的优势在于苏宁云有自主研发的高效H.265编码器,可以应用在直点播视频分发上,降低带宽费用,为用户节省成本.H.265编码器目前能在普通机器上做到1080P实时编码,在X2机器上,1080P转码可达40帧／秒以上.在同等质量前提下,相比开源的编码器X265,可降低7%的码率,并可使编码速度加快50%.
当前,很多线上平台都遭遇流量瓶颈,视频业务因其自身的大流量属性,成为电商行业的一个重要流量突破口.苏宁视频云依靠低延时技术以及其他核心技术砥砺深耕,助力苏宁各大业务板块,成为苏宁集团业务的一大杀手锏.
技术论文参考资料：
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