如何做到低延遲OTT視頻直播

Will+Law

從撥號到無線，互聯(lián)網(wǎng)在過去十年發(fā)生了巨大變化。尤其是隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長。作為每日交付全球網(wǎng)絡(luò)互動量接近3萬億次的云平臺，Akamai交付的峰值帶寬就從2007年的715Gbps激增到2017年的61Tbps。當(dāng)我們仔細(xì)探究個中緣由，發(fā)現(xiàn)這些其實都要歸因于OTT視頻的崛起。據(jù)統(tǒng)計，全球互聯(lián)網(wǎng)流量在未來4年還將以23%的速度進(jìn)行增長，而視頻流量的占比將從目前的73%提升至82%，這表明互聯(lián)網(wǎng)的絕大部分帶寬都將為OTT視頻服務(wù)。

的確，從Netflix十年前在美國推出流媒體服務(wù)至今，全球OTT視頻市場已經(jīng)從新興的替代品發(fā)展成為新型互聯(lián)網(wǎng)電視平臺，開始與付費(fèi)電視服務(wù)展開競爭。Digital TV Research就預(yù)測：到2020年，OTT視頻消費(fèi)市場將價值550億美元。而隨著移動網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展、智能手機(jī)的普及和消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變，中國到2022年將一舉成為全球第二大在線視頻消費(fèi)國家，為亞太OTT視頻市場貢獻(xiàn)一半的收入—營收額增加76億美元，達(dá)到120億美元。

市場前景的看好便意味著競爭的日趨白熱化，而視頻的傳輸與播放質(zhì)量將是OTT視頻服務(wù)商生存和發(fā)展的關(guān)鍵。從中國來看，網(wǎng)絡(luò)視頻直播市場空前繁榮，媒體、社交、電商等企業(yè)紛紛進(jìn)軍該行業(yè)，而作為直播中的關(guān)鍵技術(shù)，延遲時間將決定OTT視頻服務(wù)商未來的道路。

那么，直播技術(shù)該如何實現(xiàn)低延遲呢？在闡述這點前，我們須弄清延遲的幾點概念。首先，視頻啟動時間不等同于延時。啟動時間是指點擊視頻播放器中的播放鍵到視頻真正播出的時間。因此，視頻用戶可能花5秒的啟動時間看到只有2秒延時的直播內(nèi)容；也有可能花2秒鐘的啟動時間看到真實攝像機(jī)5秒鐘前捕捉到的內(nèi)容。其次，播放器只有一次機(jī)會在播放啟動前去建立一個緩沖區(qū)。一旦視頻內(nèi)容開始播放，播放器捕捉到的視頻信號就會迅速填滿，因此再沒有機(jī)會去創(chuàng)建緩沖區(qū)。第三，目前視頻大多是以切片的方式進(jìn)行交付，因此每一個切片的長短就決定了直播的最終延時。一個完整的視頻流分發(fā)包括編碼器、第一公里上傳、CDN處理、最后一公里交付、播放器幾個主要環(huán)節(jié)，而延時在任意一個環(huán)節(jié)中都有可能發(fā)生。以蘋果推薦的10秒一個切片為例，終端用戶將會看到約50秒延時的視頻。而如果把每個切片的時長降到2秒，中間的CDN或服務(wù)器將會承載更多的請求處理壓力，最終的延時將降到11秒。但是，低延時又與視頻播放的穩(wěn)定性屬權(quán)衡關(guān)系，一味追求極低的延時會在某種程度上犧牲視頻播放的流暢度，因此在實際操作中，低于1秒的切片長度并不常見。

針對上述分析，作為視頻服務(wù)提供商的您可以從以下幾點來降低端到端的直播延時：

第一，減少編碼的延時。編碼器可以花4秒的時間去完成一個1秒的切片，也可以花1秒的時間去完成同樣的切片。編碼器是可配置的，您可以通過各種設(shè)置來優(yōu)化延時。您要確保編碼器不是在默認(rèn)模式下運(yùn)行，而是在可以更快生成切片的優(yōu)化模式下運(yùn)行。然而，在某種程度上，您需要在速度和質(zhì)量之間作出選擇，切片生成的時間越長，視頻質(zhì)量越高，因此一定的延時也是值得的。

第二，減少切片的時間。實踐證明，2秒切片的穩(wěn)定性和質(zhì)量均很好。1秒切片可用于較低質(zhì)量的中低級運(yùn)動場景。

第三，減少推流時間。這意味著您需要確保您使用的CDN的接入點非?？拷梢曨l流的編碼器。

第四，減少CDN的傳輸時間。您所看到的CDN是一個“云”，內(nèi)容交給CDN后便無需考慮太多。但CDN由許多服務(wù)器組成，內(nèi)容需要在中間層、邊緣層等逐層傳遞。因此，CDN廠商在降低傳遞成本與時間方面的能力也會影響端到端的延時。

第五，減少最后一公里的往返時間。這是最難控制的一部分。我的建議是把視頻流從距離終端用戶最近的邊緣服務(wù)器交付給終端用戶。

第六，減少播放器啟動時的緩沖時間。播放器里啟動時間中的切片數(shù)量、切片邏輯都會影響到延時，因此您需要更好地設(shè)置播放器算法、采用更穩(wěn)定的ABR規(guī)則來降低再緩沖的風(fēng)險。除了上述幾種方法外，最新的CMAF標(biāo)準(zhǔn)將可以進(jìn)一步降低OTT視頻交付的延時。

CMAF是Common Media Application Format的縮寫，由微軟、蘋果聯(lián)合MLBAM、思科、Akamai和Comcast在2016年2月向動態(tài)圖像專家組（MPEG）提出，并在今年7月被批準(zhǔn)成為國際標(biāo)準(zhǔn)。CMAF其實是一個標(biāo)準(zhǔn)化的容器，可以同時容納視頻和音頻文件，并不會對現(xiàn)有編碼格式進(jìn)行任何改變。在目前的OTT視頻交付中，視頻服務(wù)提供商通常使用多種協(xié)議（例如：HLS、DASH、Smooth、HDS）來把內(nèi)容傳遞給不同的用戶，這就給CDN的緩存帶來了很大的挑戰(zhàn)。而CMAF的出現(xiàn)恰好解決了這一問題。因為是一個容器，CMAF可以同時儲存多種協(xié)議的播放列表（manifest），由于播放列表尺寸很小，所以CMAF大大降低了編碼和存儲成本、提高了CDN的緩存效率，從而降低延時。endprint