直播推流端弱網優化策略 | 直播 SDK 效能優化實踐

直播無疑是 2016 年的大熱話題，七牛雲在 6 月底釋出了實時流網路 LiveNet 和直播雲解決方案後，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，幫助視訊直播創業者們更全面、深入地瞭解直播技術，更好地技術選型。

《直播 SDK 效能優化實踐》系列文章是介紹七牛雲在直播 SDK 上的技術創新實踐。歡迎探討。

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弱網優化的場景

網路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。最早的網路直播是主播坐在 PC 前，安裝好專業的直播裝置（如攝像頭和麥克風），然後才能開始直播。後來隨著手機效能的提升和直播技術的進步，主播只需要有手機和有網路就可以直播。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路。行動網路下，通常容易遇到網路不穩定，連線被重置，斷線重連，一方面頻繁重連，建立連線需要開銷。另一方面尤其是發生 GPRS/2G/3G/4G 切換時，頻寬可能出現瓶頸。當頻寬不夠，幀率較高/位元速率較高的內容較難傳送出去，這個時候就需要我們在不同網路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訊。

弱網優化的原理

思路一：

根據上行頻寬的狀況來調整位元速率、FPS、解析度

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，位元速率（BitRate）、FPS（video frame per second）、解析度（VideoSize）。

人們對視訊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，在網路頻寬不足或者上行速度不佳的情況下，都需要做出選擇。要麼選擇更好的流暢度但犧牲清晰度（模糊），要麼選擇更好的清晰度但犧牲流暢度（卡頓）。當選定了一個解析度後，推流過程中就不會對解析度做變更，但可以對位元速率和 FPS 做出調節，從而達到上述兩種情況的選擇。

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，我們可以適當降低位元速率。如果 FPS 已經較高（如 30）時，可以維持 FPS 不變更；如果此時因位元速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，可以提高位元速率，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，那麼可以將 FPS 設定的更低，比如 20 甚至 15。

總之，這三者之間一起構建了畫面清晰和視訊流暢的感覺，但最終引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，而直接提高視訊流的壓縮比降低直播對網路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% 的頻寬佔用。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 編碼對移動端來說效能開銷過大，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麼

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，所以七牛直播雲的 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製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於以下兩點：

1）更精確和細粒度的檢測網路的狀況，便於推流端 SDK 調整引數。

2）更豐富的策略和更合理的選擇。當 SDK 精確的反饋了網路的狀況，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，就需要有大量的使用者反饋來驗證策略的可靠性和效果。七牛直播雲已經通過了很多客戶的驗證，而且整合七牛直播推流 SDK 時不需要做任何的配置，預設就會開啟這個功能。

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

測試範圍：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%的丟包率的網路，同時使用七牛 demo 和某著名直播 App 直播時鐘走時 5 分鐘，並使用 SrsPlayer 播放（播放器引數相同），分別檢視播放效果，統計卡頓次數。

測試結果：好網丟包率 10% 的情況下，七牛 iOS 的表現稍優於某著名直播 App 的 iOS 端。

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

測試範圍：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定丟包率的角度進行弱網的模擬。具體設定的弱網環境，見以下內容。

使用 atc 弱網工具分別模擬 3G 網和好網下 10% 丟包率的網路，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，並使用 SrsPlayer 播放，分別檢視播放效果，統計卡頓次數。

測試結果： 3G 弱網丟包率 0 的情況下，七牛 Android 的表現優於某著名直播 App 的 Android 端。 好網丟包率 10% 的情況下，七牛 Android 的表現稍優於某著名直播 App 的 Android 端。

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

2）好網丟包率 10%：

結語

弱網優化在直播領域是一個非常值得深挖的功能。雖然網路質量一直在升級，但是觀眾的要求也會越來越高。如何根據網路狀況動態變化調整到最佳觀看體驗碼流是一門藝術。

這裡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雲端的庫。而每個終端會反饋弱網優化策略的使用結果，這些海量的結果資料可以通過機器學習建模出更優質的策略，最後把這些策略又回饋到各個終端。