6月21日，快手正式對(duì)外發(fā)布基于流式的直播多碼率自適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)LAS（Live Adaptive Streaming），用于提供低延遲、平滑、流暢的直播多碼率體驗(yàn)。LAS的端到端解決方案同時(shí)開源，包括服務(wù)端、客戶端、業(yè)界領(lǐng)先的多碼率自適應(yīng)算法等，從而幫助業(yè)界實(shí)現(xiàn)零門檻接入和使用LAS。

圖：《搏擊俱樂部》

采訪專家：周超博士，畢業(yè)于北京大學(xué)，曾任職于華為2012實(shí)驗(yàn)室?，F(xiàn)任快手科技算法科學(xué)家，快手傳輸算法團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。主要研究方向包括多媒體處理與通信、流媒體傳輸優(yōu)化等，發(fā)表論文40+，申請(qǐng)專利50+，曾獲得2012年IEEE VCIP Best Student Paper Award和2015年IEEE VCIP Best Paper Award。

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做追求極致的選擇

最開始考慮多碼率自適應(yīng)大概是18年下半年。當(dāng)時(shí)團(tuán)隊(duì)的人很少，大家都在集中精力做KTP（Kuaishou Transport Protocol快手傳輸協(xié)議），優(yōu)化上行的體驗(yàn)，包括直播推流、短視頻發(fā)布、以及RTC等。但當(dāng)時(shí)快手的直播業(yè)務(wù)發(fā)展非?？?#xff0c;隨著王者榮耀、吃雞這些爆款游戲的推出，游戲直播的規(guī)模急劇增長(zhǎng)。

游戲直播畫面復(fù)雜，對(duì)清晰度的要求很高，直播推流碼率是快手APP直播場(chǎng)景的好幾倍，卡頓情況嚴(yán)重。這時(shí)候，降低卡頓成為很明確的需求，大家第一反應(yīng)就是要做直播多碼率，但是具體怎么做，面臨著選型的問題。

當(dāng)時(shí)有兩條路：

圖：《紳士們》

一是“拿來主義”，采用DASH或HLS這類國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。優(yōu)點(diǎn)是部署簡(jiǎn)單，很快就能在線上看見效果。缺點(diǎn)也很顯著，這類基于分片的方案延遲大，例如采用HLS，至少需要3個(gè)片段，再考慮到推流、轉(zhuǎn)碼、服務(wù)端和客戶端的處理邏輯等因素，端到端的延遲預(yù)計(jì)4個(gè)片段左右。而當(dāng)時(shí)快手的GOP是4秒，那么延遲基本就是15秒往上了，這顯然不是用戶能接受的。

二是“造輪子”，自研一套低延遲的直播多碼率方案。自研的優(yōu)點(diǎn)很明顯，無論是架構(gòu)還是算法，都可以結(jié)合業(yè)務(wù)的需求做深度優(yōu)化。缺點(diǎn)也很突出，從零到一面臨著很多的不確定性。此外，快手的直播主要依靠第三方云廠商進(jìn)行分發(fā)，采用自研的方案，意味著所有CDN廠商需要配合做定制化的開發(fā)。

自研私有方案我們是有經(jīng)驗(yàn)的，KTP就是私有方案，當(dāng)時(shí)也面臨過同樣的選擇?，F(xiàn)成的方案，例如直播可以采用RTMP，PK/連麥等RTC業(yè)務(wù)可以采用WebRTC。然而，眾所周知，RTMP雖然簡(jiǎn)單易接入，CDN支持好，但是由于底層采用TCP，很難做深入的優(yōu)化。

此外，直播和PK/連麥采用不同的協(xié)議，會(huì)存在互相干擾和競(jìng)爭(zhēng)的情況。因此，盡管自研會(huì)面臨著很多的不確定，包括協(xié)議、算法、源站等等，經(jīng)過反復(fù)斟酌與權(quán)衡，為了把傳輸做到極致，我們依然選擇了自研的KTP。目前KTP已全面用于快手的各種業(yè)務(wù)，取得了非常不錯(cuò)的效果，這為團(tuán)隊(duì)自研多碼率方案提供了很強(qiáng)的信心。

選擇自研，并且能做成，是需要一定的認(rèn)知和信念的。

圖：《紳士們》

首先要評(píng)估自己的能力，能不能比現(xiàn)成的方案做得更好，要對(duì)相關(guān)的技術(shù)有非常深刻和全面的理解，以及對(duì)自己團(tuán)隊(duì)能力有足夠的認(rèn)知。快手音視頻技術(shù)團(tuán)隊(duì)都是行業(yè)里的佼佼者，技術(shù)能力上絕對(duì)不會(huì)有問題。

另外很關(guān)鍵的是信念，做自研的時(shí)候會(huì)去想：“有必要為了一點(diǎn)點(diǎn)收益投入那么大么？”“已有的方案簡(jiǎn)單快捷，湊合一下不也可以么？”

快手是一家“追求極致”的公司，對(duì)技術(shù)人來說，追求“極致”的技術(shù)就是我們的使命。在明確市場(chǎng)已有解決方案存在嚴(yán)重問題的情況下，只為了工作簡(jiǎn)便就“湊合”一下的選擇是我們心理上不能接受的?？梢灶A(yù)見的是，隨著快手業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，這種“湊合”未來也將成為我們前行的障礙。

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成功的秘籍是不放棄

毫無懸念的，我們?cè)俅巫呱狭俗匝兄贰ｍ?xiàng)目初期內(nèi)部做了很明確的分工，例如各家CDN廠商的排期、轉(zhuǎn)碼模版的設(shè)計(jì)、客戶端和播放器的適配、自適應(yīng)算法的設(shè)計(jì)等等。

當(dāng)時(shí)大家對(duì)項(xiàng)目整體比較樂觀，預(yù)計(jì)3～5個(gè)月就可以上線，其中最擔(dān)憂的是CDN廠商，因?yàn)樾枰狢DN廠商配合做定制開發(fā)，擔(dān)心對(duì)方配合度不高。事實(shí)證明是我們多慮了，CDN廠商了解基本信息后都非常認(rèn)可這套架構(gòu)，并給予高度配合，甚至有的CDN廠商承諾一個(gè)月就可以聯(lián)調(diào)上線。于是，我們就很愉快的開工啦。

大約4個(gè)月左右，我們完成了所有的開發(fā)與聯(lián)調(diào)工作，開始灰度與AB測(cè)試。大家都期待著數(shù)據(jù)給我們一個(gè)大大的驚喜，然而驚喜沒有，驚嚇倒是不小，無論是卡頓率等QoS數(shù)據(jù)，還是時(shí)長(zhǎng)等QoE數(shù)據(jù)，都顯著負(fù)向，一時(shí)間大家都傻眼了。我的第一反應(yīng)是是不是多碼率自適應(yīng)算法設(shè)計(jì)的不夠合理？

圖：《搏擊俱樂部》

畢竟算法是影響多碼率效果的核心因素。我在北大讀博的研究課題之一就是多碼率算法，無論是標(biāo)準(zhǔn)制定還是學(xué)術(shù)論文，無論是系統(tǒng)搭建還是工程落地，都有比較豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這個(gè)領(lǐng)域也有很深刻的理解，在反復(fù)檢查算法的邏輯和實(shí)現(xiàn)后，基本排除了算法的因素。

到底為什么數(shù)據(jù)會(huì)負(fù)向，等待我們的是漫長(zhǎng)的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化過程。不斷的加埋點(diǎn)，AB測(cè)試、數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化、加埋點(diǎn)、AB測(cè)試、數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化……一路逢山開路，遇水架橋，發(fā)現(xiàn)和解決了各類問題。

有的是我們低估了整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度，例如我們只是給了CDN廠商一個(gè)簡(jiǎn)單的需求文檔，但是各家CDN廠商都有自己的層級(jí)邏輯和回源架構(gòu)，功能上很容易支持，不過效果卻和傳統(tǒng)的HTTP-FLV有比較大的差異；例如回源機(jī)制、冷流的處理、吐流規(guī)則、域名更換等等。于是團(tuán)隊(duì)和各家CDN廠商一起一點(diǎn)點(diǎn)迭代優(yōu)化，直到能和傳統(tǒng)的非多碼率架構(gòu)的性能完全對(duì)齊。

還有的問題是內(nèi)部溝通不夠充分導(dǎo)致的。整個(gè)項(xiàng)目涉及到的團(tuán)隊(duì)非常多，例如客戶端、播放器、算法等等，很多細(xì)節(jié)沒有達(dá)成一致，比如上報(bào)的口徑不一致，導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的偏差；播放器的邏輯與算法適配不夠精細(xì)，例如播放器的很多操作都是基于音頻，而算法的輸入則主要參考視頻；卡頓事件沒告知算法，因?yàn)橐坏┌l(fā)生卡頓播放器會(huì)等緩存積累到一定程度再繼續(xù)播放，如果算法不知道卡頓這個(gè)事件，單純的看見緩存數(shù)據(jù)很多，就會(huì)誤以為網(wǎng)絡(luò)很好……

類似的例子特別多，現(xiàn)在回頭來看感覺這些問題解決起來都很簡(jiǎn)單。但是在實(shí)際過程中，最大的難點(diǎn)是發(fā)現(xiàn)問題，明確問題所在。

圖：《搏擊俱樂部》

一個(gè)小插曲，記得當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)負(fù)向排查幾個(gè)月依然沒有拿到收益時(shí)，這個(gè)項(xiàng)目一度變成了燙手山芋，陷入讓人無從下手的膠著狀態(tài)，不得不被“擱置”。但是這個(gè)事情總得有始有終，在停滯了一段時(shí)間后，我硬著頭皮重新梳理了整個(gè)方案，把每個(gè)環(huán)節(jié)的核心開發(fā)人員拉到一起，逐個(gè)細(xì)節(jié)去核對(duì)預(yù)期的需求和具體的實(shí)現(xiàn)。

一點(diǎn)點(diǎn)核對(duì)數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，而不只看最終的結(jié)論。同時(shí)叫停了每周的匯報(bào)，我們一直在通過AB測(cè)試和數(shù)據(jù)找問題，但是狀態(tài)一直不變，無形中會(huì)給同事更大的壓力。

經(jīng)過深入艱難的分析與優(yōu)化，在去年10月份左右，我們基本把問題全部解決，并在游戲場(chǎng)景取得了很好的效果，卡頓率得到顯著的降低，用戶時(shí)長(zhǎng)等QoE也有不錯(cuò)的收益，這時(shí)大家才真的松了口氣。

看到游戲的收益后，快手APP就在考慮，是不是也可以采用這套架構(gòu)，提升站內(nèi)直播的體驗(yàn)。有了前面的豐富經(jīng)驗(yàn)，在快手APP上，我們從播放器和算法適配，到灰度、AB，再到最后全量，只花了大概一個(gè)月左右的時(shí)間。目前，這套架構(gòu)也已全面用于快手的各直播業(yè)務(wù)?。

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先行者要把肩膀貢獻(xiàn)出來

自研多碼率在快手全面落地取得不錯(cuò)的收益，獲得了公司的內(nèi)部肯定，似乎可以暫時(shí)畫上一個(gè)句號(hào)，但是總感覺差口氣。

在和部門負(fù)責(zé)人于冰老師的探討中，我們?cè)谙肽壳笆忻嫔蠜]有適合直播的多碼率標(biāo)準(zhǔn)方案，而我們踩過那么多坑，終于搞出了這套每天有上億快手用戶在使用的方案，是不是可以考慮將方案標(biāo)準(zhǔn)化甚至開源貢獻(xiàn)給業(yè)界呢？

圖：《搏擊俱樂部》

這個(gè)想法立馬就得到了大家的認(rèn)可，記得之前我們第一次對(duì)外公開KTP的時(shí)候，就有很多的同行問過我們，期望我們將KTP開源。但KTP涉及到公司內(nèi)部的太多技術(shù)和業(yè)務(wù)，一時(shí)難以解耦，暫時(shí)無法開源。

直播多碼率方案，也許是我們?yōu)闃I(yè)界作貢獻(xiàn)的一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。有了想法以后，說干就干，我立刻著手標(biāo)準(zhǔn)文檔的撰寫和開源的事情，并正式命名為L(zhǎng)AS。

LAS基于流式架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)幀級(jí)傳輸，與MPEG-DASH/HLS等基于分片的多碼率架構(gòu)相比，能顯著降低延遲。在自適應(yīng)算法上，與分片傳輸?shù)牟呗韵啾?#xff0c;基于流式的傳輸邏輯會(huì)一定程度增加自適應(yīng)算法的難度（例如在流式傳輸中，因?yàn)樵磾?shù)據(jù)實(shí)時(shí)產(chǎn)生，觀測(cè)到的平均帶寬值近似等于當(dāng)前請(qǐng)求的視頻碼率，無法反應(yīng)真實(shí)的帶寬），但流式架構(gòu)更加靈活，并且能顯著降低分片架構(gòu)中存在的傳輸ON-OFF現(xiàn)象，從而降低了碼率切換過于頻繁的問題。

與HLS測(cè)試對(duì)比也驗(yàn)證了LAS的高效性，LAS能極大的降低卡頓率和延遲，同時(shí)獲得更高的清晰度（平均碼率），詳細(xì)數(shù)據(jù)可以參考LAS測(cè)試報(bào)告。

做標(biāo)準(zhǔn)與開源，經(jīng)常會(huì)被問到的是“對(duì)外開放技術(shù)，會(huì)不會(huì)讓別人快速追上甚至超過你們”。這種情況的確可能存在，正所謂“如果我看得更遠(yuǎn)一點(diǎn)的話，是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀?#xff0c;我們不是什么巨人，但是至少可以幫助其他企業(yè)少走很多彎路。

至于超過我們，我覺得這也是一種好事，說明LAS還有很大的優(yōu)化空間。作為一個(gè)技術(shù)人，如果一直擔(dān)心“別人偷了你的技術(shù)”，在某種程度上也是對(duì)自己技術(shù)不夠自信的表現(xiàn)。無論是學(xué)術(shù)科研，還是工程技術(shù)，開放心態(tài)，多多交流，于人于己都是有好處的。

“某個(gè)項(xiàng)目一旦用了開源模式，就能獲得迅速而持久的進(jìn)步。一旦開源，就能同時(shí)擁有許多團(tuán)隊(duì)并駕齊驅(qū)地投入工作，很多問題都能快速地迎刃而解，這和關(guān)起門來開發(fā)不可同日而語?！?/strong>

圖：《紳士們》

我們發(fā)布和開源LAS，除了把自己的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)貢獻(xiàn)給業(yè)界，也非常希望業(yè)界同行一起參與進(jìn)來。目前，百度、阿里、騰訊、網(wǎng)宿、金山等廠商都參與了LAS的共建，在云端保證了LAS的服務(wù)。

此外，業(yè)內(nèi)知名開源流媒體服務(wù)器SRS也已支持LAS，基于SRS 4.0及更高版本，企業(yè)客戶也可搭建自己的LAS服務(wù)端以滿足個(gè)性化的需求。在客戶端，我們已經(jīng)開源了LAS Web的實(shí)現(xiàn)，包括協(xié)議、架構(gòu)和自適應(yīng)算法。

LAS1.0的發(fā)布只是開源的第一步，希望起到拋磚引玉的作用，集中業(yè)界的智慧，進(jìn)一步將LAS完善，例如移動(dòng)端方案、WebRTC和QUIC等協(xié)議的支持等，最終打造一套可以真正解決直播傳輸場(chǎng)景下各種復(fù)雜問題的標(biāo)準(zhǔn)化方案，服務(wù)全球相關(guān)行業(yè)開發(fā)者，幫助大家站在更高的起點(diǎn)上完成相關(guān)研究，實(shí)現(xiàn)更高的技術(shù)突破。