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音頻和視頻直播系統是一個複雜的工程系統。 為了實現非常低延遲的實時廣播,它需要復雜的系統工程優化並熟悉各種組件。 以下是一些常見的調優技巧:
編碼優化
1.確保編解碼器打開了最小延遲設置。 編解碼器通常具有低延遲的優化開關,尤其是對於H.264。 許多人可能不知道H.264解碼器在顯示之前會緩存一定數量的視頻幀。 對於具有QCIF分辨率(176×144)的視頻,它將緩存16幀,對於720p視頻,它將緩存5幀。 對於第一幀讀取,這是一個很大的延遲。 如果您不使用H.264編碼和壓縮視頻,請確保您不使用B幀,這也會對延遲產生更大的影響,因為視頻中B幀的解碼取決於之前和之後的視頻幀,這會增加延遲。
2.編碼器通常具有由代碼控制引起的延遲,也稱為初始化延遲或VBV的緩衝區大小。 它被視為編碼器和解碼器比特流之間的緩衝區,可以將其設置得盡可能小或減少延遲,而不會影響視頻質量。
3.如果僅優化第一延遲,則可以在視頻幀之間插入更多關鍵幀,以便客戶端可以在接收到視頻流後儘快對其進行解碼。 但是,如果需要優化傳輸過程中的累積延遲,則應使用盡可能少的關鍵幀,即I幀(GOP變大)。 在確保相同的視頻質量的情況下,I幀越多,比特率越大,傳輸所需的網絡帶寬就越大,這意味著累積延遲可能會更大。 此優化效果在具有第二個延遲的系統中可能並不明顯,但在具有100 ms甚至更低延遲的系統中將是明顯的。 同時,嘗試使用acc-lc編解碼器對音頻進行編碼。 儘管he-acc或he-acc 2具有較高的編碼效率,但是編碼時間較長,並且由較大音量的音頻引起的傳輸延遲對視頻流的傳輸影響較小。
4.不要使用MJPEG視頻壓縮格式,至少要使用沒有B幀的MPEG4視頻壓縮格式(簡單配置文件),甚至最好使用H.264基線配置文件(x264還具有“調零延遲”優化開關)。 這種簡單的優化可以減少延遲,因為它可以以較低的比特率對全幀速視頻進行編碼。
5.如果使用ffmpeg,則減小用於視頻幀信息監視和監視時間的“ -probesize”和“ -analying duration”的值。 兩個值越大,對編碼延遲的影響越大。 在現場場景中,甚至不必設置視頻流的分析持續時間參數。
6.固定速率編碼CBR可以在一定程度上消除網絡抖動的影響。 如果可以使用可變速率編碼VBR,它可以節省一些不必要的網絡帶寬並減少某些延遲。 因此,建議將VBR盡可能多地用於編碼。
傳輸協議優化
1.嘗試使用RTMP代替基於HTTP的HLS協議在服務器節點之間進行傳輸,這樣可以減少總體傳輸延遲。 這主要針對使用HLS進行播放的最終用戶。
2.如果最終用戶使用RTMP播放,則應在靠近流傳輸端的接收節點處進行轉碼,以使發送的視頻流小於原始視頻流。
3.如有必要,可以使用定制的UDP協議代替TCP協議,並且可以消除弱網絡鏈路下的丟包重傳,從而減少了時延。 它的主要缺點是基於UDP協議的自定義視頻流的傳輸和分發不夠通用,並且CDN製造商支持標準傳輸協議。 另一個缺點是可能因數據包丟失(缺少關鍵幀解碼參考)而引起飛濺或模糊,這要求協議定制方在基於UDP的數據包丟失控制中做得很好。
傳輸網絡優化
1.我們介紹了實時流網絡,它是一種具有自組織節點的新型網絡傳輸網絡。 它不僅適合於國內多運營商網絡的傳輸優化,還適合於許多海外現場直播的需求。
2.將當前GOP緩存在服務器節點中,並與播放器配合以優化視頻打開時間。
3.當每個視頻流實時流到每個鏈路時,服務器記錄第二級幀率和編碼率,並實時監視碼率和幀率的波動。
4.客戶端(推送流和播放)通過查詢服務器(每5秒一次)以準實時方式獲得當前的最佳節點,並且當前的故障節點和線路都準實時地處於脫機狀態。
流和播放優化
1.系統可能會在發送數據之前緩存數據。 此參數的調整還需要找到一個平衡點。
2.播放器的緩衝控制對視頻的第一延遲也有很大的影響。 如果僅優化第一個延遲,則在緩衝區為0的情況下,可以立即解碼數據。 但是在網絡環境較弱的情況下,為了消除網絡抖動的影響,有必要設置一定的緩存,因此需要在直播的穩定性和首次開啟延時的優化之間找到平衡,並進行調整。優化的緩衝區大小。
3.播放器動態緩衝策略,它是上述播放器緩存控件的改進版本。 如果我們僅在0高速緩存和固定大小高速緩存之間進行選擇以找到平衡,我們最終將選擇一個固定大小的高速緩存,這對於100億移動互聯網終端用戶來說是不公平的。 它們的不同網絡條件確定固定大小的緩存不完全適合。 因此,我們可以考慮一種“動態緩衝策略”。 當播放器打開時,我們使用很小或什至為零的緩衝策略。 下一個時間片的緩衝區大小由下載第一個視頻所花費的時間確定。 同時,在播放過程中實時監視當前網絡,並在播放過程中實時調整緩衝區大小。 這樣,第一次開啟時間可以非常短,並且可以最大程度地消除網絡抖動的影響。
4.動態匯率策略。 除了動態調整緩衝區大小的策略外,我們還可以使用實時監控網絡信息在播放過程中動態調整比特率。 在網絡帶寬不足的情況下,我們可以降低播放的比特率並減少延遲。
以上是低延遲優化技術的一部分。 實際上,當我們優化低延遲時,我們不僅關注“低延遲”,而且在其他條件不影響用戶體驗的情況下嘗試實現低延遲。 因此,其內容涉及廣泛的主題。
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