摘要：據(jù)悉，高清直播已在阿里云的眾多游戲直播客戶中廣泛使用。這也是阿里云視頻云第四年支持雙貓晚網(wǎng)絡(luò)直播，從作戰(zhàn)室監(jiān)控的數(shù)據(jù)上來(lái)看，貓晚直播期間各項(xiàng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)指標(biāo)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，一場(chǎng)穩(wěn)定高清流暢的大型活動(dòng)直播就就此實(shí)現(xiàn)。

雙11貓晚是家喻戶曉的綜藝晚會(huì)，在今年的雙11，阿里集團(tuán)為2500萬(wàn)用戶提供了一場(chǎng)在線直播視覺(jué)盛宴。網(wǎng)友評(píng)價(jià)這是一場(chǎng)既穩(wěn)定流暢又高清的直播，當(dāng)然在這背后離不開(kāi)阿里云的技術(shù)支持。

本次天貓晚會(huì)中，視頻云首次采用4k和50幀的技術(shù)，把整個(gè)畫質(zhì)提升到接近肉眼極限，同時(shí)為用戶提供了如絲般順滑的直播體驗(yàn)。

那么這么一場(chǎng)大型活動(dòng)的直播究竟是如何煉成的呢？阿里云視頻云技術(shù)專家裘良科帶我們從穩(wěn)定、畫質(zhì)、流暢、監(jiān)控四個(gè)方面開(kāi)始解讀。

如何做到100%穩(wěn)定？

裘良科認(rèn)為：“最安全的做法就是做好500%的準(zhǔn)備，以不便應(yīng)萬(wàn)變?！?/p>

下圖是雙11直播的技術(shù)架構(gòu)，分為幾大部分：直播源站、視頻直播中心和CDN分發(fā)系統(tǒng)和客戶端。簡(jiǎn)單的看這張圖，所有的鏈路都是雙備份的。直播源站部分，采用了多線收流、主備轉(zhuǎn)碼器、多線專線等策略，直播中心都是多機(jī)房接入，再采用多流合并，當(dāng)任何一個(gè)機(jī)房出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，輸出的直播流是不會(huì)受任何影響的。在這之后，直播中心會(huì)對(duì)直播流進(jìn)行轉(zhuǎn)碼、錄制、智能處理、切片、時(shí)移回放等處理，中間所有模塊都是專有資源池供大型活動(dòng)使用，保證不會(huì)受其他活動(dòng)影響。任何一個(gè)模塊發(fā)生異常，都可以秒級(jí)進(jìn)行切換。產(chǎn)生到的內(nèi)容在分發(fā)之前，會(huì)先進(jìn)行存儲(chǔ)，中心主備。到了分發(fā)環(huán)節(jié)，會(huì)實(shí)時(shí)檢查源站的質(zhì)量，并進(jìn)行切換。

在這樣的架構(gòu)之下，任何單點(diǎn)、單機(jī)房、單線路、單模塊的故障，都不會(huì)導(dǎo)致直播服務(wù)不可用，幾乎做到絕對(duì)安全。

當(dāng)然，除了自身穩(wěn)定之外，安全也十分重要。在安全方面，視頻云在推流、播放和拉流等環(huán)節(jié)，采用多重鑒權(quán)、IP黑白名單、播放格式/地區(qū)/IP等限制、HTTPS、防劫持等能力，實(shí)現(xiàn)全鏈路安全保障。

如何讓用戶享受到極致的畫質(zhì)？

一、實(shí)時(shí)4K直播

視頻清晰度作為衡量用戶體驗(yàn)的重要指標(biāo)，也是視頻云技術(shù)團(tuán)隊(duì)十分關(guān)注的方向。本次貓晚的視頻清晰度再度升級(jí)，通過(guò)阿里云直播服務(wù)提供實(shí)時(shí)4K直播，將現(xiàn)場(chǎng)4K超高清、高幀率的視頻實(shí)時(shí)處理，進(jìn)行畫質(zhì)提升。
在4K視頻的處理上，直播服務(wù)大規(guī)模使用GPU進(jìn)行視頻處理及轉(zhuǎn)碼，大大提升了實(shí)時(shí)視頻處理能力，保證了直播視頻最高4K的HEVC實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼。據(jù)悉，4K高清直播已在阿里云的眾多游戲直播客戶中廣泛使用。

二、50幀極清

阿里云和優(yōu)酷合力研發(fā)的50幀極清技術(shù)，可通過(guò)人工智能算法預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)方向和軌跡，將原始的每秒25幀畫面普通電視信號(hào)變換為每秒50幀畫面的高幀率視頻內(nèi)容，給用戶提供更加流暢的沉浸式觀看體驗(yàn)。

50幀極清的效果，就像去電影院看大片，動(dòng)作效果非常豐富的情況下，也不存在頓挫感。今年夏天的世界杯和本次雙11貓晚都采用50 幀技術(shù)，視覺(jué)上看是非常流暢的。

三、碼率（比特率）最佳配比

除了4K技術(shù)，基于內(nèi)容進(jìn)行編碼優(yōu)化也是視頻云的優(yōu)勢(shì)。裘良科表示：“阿里的窄帶高清技術(shù)精髓就在于使每一個(gè)比特分配到最需要它的地方?！?/p>

這里我們先來(lái)看幾個(gè)概念：

分辨率是圖像精密度的概念，代表著質(zhì)量的極限，是不是越大越好呢？是也不是。分辨率大，點(diǎn)就多，需要的碼率就高，需要的帶寬就會(huì)變大，傳輸成本和對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求都會(huì)變大。

碼率，比就是比特率，它代表單位時(shí)間傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，視頻文件大小就是由碼率決定的，而且是成正比。

幀率，代表著視覺(jué)流暢度，在我國(guó)通常幀率在25幀左右。然而幀率達(dá)到50-60的時(shí)候，我們幾乎肉眼察覺(jué)不到間隔和差異。

那我們?nèi)绾卧趲g和幀內(nèi)進(jìn)行合理碼率分配，以達(dá)到最優(yōu)的平衡呢？

1. 合理分配幀間碼率

每一幀都需要碼率來(lái)顯示圖像，那么我們?nèi)绾闻袛嗄囊粠枰^多的幀率？哪一幀需要較少呢？其實(shí)這就需要基于對(duì)內(nèi)容的分析，提前進(jìn)行預(yù)判，你認(rèn)為這一幀是復(fù)雜的畫面，比如好萊塢動(dòng)作大片，就多分配幀率，如果這一陣比較簡(jiǎn)單，比如新聞聯(lián)播，就少分配。以此來(lái)實(shí)現(xiàn)合理的幀間碼率分配。

2. 合理分配幀內(nèi)碼率

在整個(gè)圖像中，并不是全部都需要非常清楚的。比如說(shuō)你在看晚會(huì)的時(shí)候，你看的是中間的人物嘉賓，所以把人物和臉識(shí)別出來(lái)，就是你眼睛聚焦的地方，多分配一些碼率。同時(shí)，衣服的褶皺紋理也多分配一些碼率，背景作為脫焦區(qū)域，就少分配一些碼率了。通過(guò)幀間、幀內(nèi)的碼率分配，讓整個(gè)視頻的質(zhì)量更高。在同等碼率之下，獲得更高的質(zhì)量。同樣質(zhì)量之下，可以節(jié)省更多帶寬。

那在播放層面，如何保證流暢不卡頓呢？

裘良科認(rèn)為，在確保直播流暢度上，全球覆蓋的CDN節(jié)點(diǎn)和精準(zhǔn)調(diào)度系統(tǒng)缺一不可。CDN節(jié)點(diǎn)是采用分布式架構(gòu)，擁有遍布全球的1500個(gè)節(jié)點(diǎn)和充足的帶寬儲(chǔ)備，單節(jié)點(diǎn)帶寬 40Gbps+，全網(wǎng)帶寬輸出能力120 Tbps。同時(shí)采用四層智能調(diào)度架構(gòu)（如下圖），來(lái)確保整個(gè)分發(fā)的流暢。

如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)度，確保大型活動(dòng)突發(fā)峰值的流暢

但是面對(duì)晚會(huì)等大型活動(dòng)，突發(fā)峰值非常高，需要更精準(zhǔn)的調(diào)度策略，來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)度。打比方有一個(gè)裝了很多冰塊和水的杯子，如果我們要把杯子里面的狹小空間全部用上，我們先要把冰塊放進(jìn)去，再倒液態(tài)水。DNS的協(xié)議限制類似冰塊。其他別的調(diào)度形式，比如IP調(diào)度，可以做好請(qǐng)求級(jí)別的調(diào)度，也就是支持任意比例的負(fù)載均衡，就像液態(tài)水一樣。所以，在智能調(diào)度的場(chǎng)景里，把“固體”和“液體”結(jié)合起來(lái)考慮，才能做到所有的節(jié)點(diǎn)、水位的精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的調(diào)度。

同時(shí)，在碼率瞬間激增的情況下，常規(guī)的流量預(yù)測(cè)算法失算了，進(jìn)而會(huì)干擾流控程序, 這個(gè)問(wèn)題阿里云使用了基于AI流量預(yù)測(cè)進(jìn)行預(yù)調(diào)度，在10分鐘內(nèi)的預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)度到98%，一小時(shí)的精準(zhǔn)度95%以上。

監(jiān)控系統(tǒng)保駕護(hù)航

在確保了穩(wěn)定、畫質(zhì)和流暢之后，一場(chǎng)大型活動(dòng)的直播離不開(kāi)監(jiān)控系統(tǒng)。我們肯定需要對(duì)當(dāng)前的直播狀態(tài)做監(jiān)控，以確保及時(shí)調(diào)整策略。

監(jiān)控從以下四個(gè)方面進(jìn)行：

1、流監(jiān)控：針對(duì)每一路流進(jìn)行秒級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)獲得直播流的幀率、碼率、時(shí)間戳等狀態(tài)
2、播放質(zhì)量監(jiān)控：實(shí)時(shí)獲知服務(wù)端慢速比，用戶端卡頓率
3、可用性監(jiān)控：實(shí)時(shí)返回視頻5XX等播錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，及時(shí)定位視頻失敗原因
4、業(yè)務(wù)量監(jiān)控：實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前在線用戶數(shù)

作為這場(chǎng)貓晚的唯一網(wǎng)絡(luò)直播平臺(tái)，優(yōu)酷平臺(tái)上直播觀看人數(shù)近2500萬(wàn)，是去年的兩倍。這也是阿里云視頻云第四年支持雙11貓晚網(wǎng)絡(luò)直播，從作戰(zhàn)室監(jiān)控的數(shù)據(jù)上來(lái)看，貓晚直播期間各項(xiàng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)指標(biāo)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，一場(chǎng)穩(wěn)定、高清、流暢的大型活動(dòng)直播就就此實(shí)現(xiàn)。

經(jīng)過(guò)世界杯、雙11貓晚等多次錘煉，視頻云直播服務(wù)已經(jīng)具備一整套大型賽事/活動(dòng)/綜藝直播的服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)阿里云各行業(yè)客戶的賦能，為視頻行業(yè)創(chuàng)造更多價(jià)值。

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