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搞定视讯串流 整个城市都是你的直播台
让直播更简单

【作者: 王岫晨】2020年03月26日 星期四

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直播主每日的播送流程看似简单,却也伴随着许多挑战。


如何将最即时的影音画面,毫不拖泥带水地播送到粉丝眼前,


有赖最新技术来满足直播主的不同需求。


在今天,网路已经成为每个人日常生活的必备科技。而透过便捷的联网技术,更造就出一种全新的商业型态,网红产业。这些网红(或者直播主)透过网路直播串流(Live Streaming),将即时影像传送至每个粉丝的手机与电脑萤幕上,不管身在何处,不管与粉丝的距离有多远,永远都像是在眼前一样,看到与听到最真实的声音与影像。


直播情境百百种

那麽,问题来了。既然直播主本身与粉丝各深处在不同的地方,有时候甚至距离还相差了十万八千里,究竟该透过怎样的技术,才能让直播主的声音与影像毫无延迟、毫无时差、也毫无减损地传送到粉丝的手机或电脑萤幕上呢?


要回答这个问题,首先必须要先了解一下直播主的直播情境。通常来说,直播主常用的直播方式大概可以分成两种,一种是在室内环境中进行直播,这种方式通常是透过较为稳定的固网,来将多媒体讯号传送至云端,再透过视讯串流至每个收视者的装置上。这是许多直播主现在普遍采用的直播方式,在室内环境中精心打扮美美上镜,透过各种直播平台来将直播画面送出。固网的优点是频宽大且讯号稳定,较不易出现无线讯号收讯不良的状况,因此多半都可以无延迟地顺利完成直播作业。


另一种状况则是直播主在户外进行直播,这种情况多半都是透过目前手机的4G LTE讯号来进行连线。LTE是现在使用最为普遍的蜂巢式无线通讯技术,覆盖范围广且频宽大,在人囗密集(代表基地台也密集)的都会区,收讯状况相对良好,让直播主不管走到都市的哪个角落,都可以透过LTE讯号来进行播送,是非常普遍且便利的一种直播方式。



图一 :   室外环境的直播串流,经常会遇到讯号不稳定或者断讯等状况。
图一 : 室外环境的直播串流,经常会遇到讯号不稳定或者断讯等状况。

不论是在室内或室外环境进行直播,在一般的状况下,直播画面大多都可以正常播送。然而在许多情境中,就没办法达到如此理想的状态。一般来说,身处在拥挤群众中的直播主,通常都会发生讯号卡顿的状况,这最容易发生在人多的球赛现场,或者类似群众大量聚集的造势场合上。


5G的直播优势

5G连结密度可达到每平方公里10万终端装置,延迟性也达到1ms。对於群聚现场直播主来说,5G NR可以提供更大的直播优势。

在人潮众多的状况下,由於同时透过蜂巢式无线通讯技术连线的人数过多,现有的LTE技术将会难以招架如此多的连线数,主要原因多半在於瞬间频宽不足,另外难以负荷同时出现的大量连结也是个主因,导致直播主在遇到这样的状况时经常叫苦连天。这些问题尽管不是每天出现,却也是现阶段直播主最常遇到的状况,亟需透过新技术来加以解决。然而,既使采用了新一代的LTE-A通讯技术,也难以负荷瞬间大量连结的状况。要解决这样的挑战,就必须要有全新的通讯架构方能克服,而5G NR,就是最好的解决方案。


5G NR主诉求是大频宽、低延迟与大连结。超大频宽更有助於直播时影音讯号的传送,而超低延迟则可以有效解决现阶段直播时经常发生令人不悦的画面延迟状况,大连结则能允许更多人同时上线进行直播。其背後所采用的都是最新的无线电技术,例如为了提供更大的频宽,5G NR采用了毫米波技术,更高频讯号带来更大频宽的优势;另外载波聚合技术则允许将多个连续载波聚合成一个更宽的频谱,或者把一些不连续的频段聚合在一起,藉以提供更大的频宽。


在4G LTE已经具备了更多连结数的优势,这也是NB-IOT采用LTE技术的主因。而到了5G,连结密度可以达到每平方公里10万终端装置,延迟性也达到1ms。这对於位在众多人们群聚的现场直播主,5G NR可以提供更大的直播优势,现阶段在现场众多使用者所导致的直播讯号延迟或卡顿的状况将不复见。


串流编码技术

当然,解决了直播讯号的传送问题,接下来要处理的就是视讯直播串流的部分了。视讯直播串流是指将现场实况场景的影音资讯,透过即时编码压缩後,在网路上输出并发布的过程。随着近年来各种网路直播与自媒体(Social Media)的盛行,各大影音串流平台也相继问世。


这些影音讯号透过编解码来进行播送,由於直播平台数量众多,各家直播平台不见得采用相同的编解码技术,因此编码器因此现在也开始走多码流的设计路线,让直播主可以针对不同平台进行推播。


编码器是一种装置或应用程式,它的用途是将影音内容转换成数位格式,以便利进行串流播放。换句话说,编码器能够将影片数位化,并将其传送到直播平台,向观众直播影音内容。有些编码器是独立的装置,可从摄影机或电脑取得音讯和视讯信号。有些编码器则是透过电脑执行的软体应用程式,可从网路摄影机或电脑来撷取视讯。



图二 : 目前常见的影音串流编码标准是MPEG-4和H.264。
图二 : 目前常见的影音串流编码标准是MPEG-4和H.264。

编码器的应用可以说是相当的广泛,除了应用在网路直播中,其实在包括网路监控、视讯教学、远距医疗、数位广播、电子看板、视讯会议等用途上也十分常见。


一般来说,编码技术指的是影音档案压缩编码的标准,这些标准常见者包括了MPEG-2、MPEG-4、H.264、H.265。MPEG2是旧标准已过时,目前常见的编码标准主要是MPEG-4和H.264。MPEG-4是常见用於音讯、视讯的多媒体压缩编码标准,由国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)所属的MPEG(Moving Picture Experts Group)所制定。MPEG-4格式的主要用途是针对网路串流、光碟、语音传送或视讯电话,以及电视广播等用途来进行编码。


至於H.265是较新的编码标准,其压缩率较高,现已有许多影音编码是采用H.265。随着4K、8K影音格式的持续发展,H.265将可??成为影音编码压缩的国际主流标准。


采用H.265/H.264数位视讯压缩技术的编码器,具备稳定可靠、高画质解析度、低延时等特点。输入高画质的HDMI视讯信号进行编码处理时,经过晶片压缩处理,可输出标准的串流。一般来说,采硬体编码方式的解码器,可广泛应用於更多不同的环境,更可用於视讯直播编码。


结语


图三 : 5G NR的特色,最适合拥挤群众环境中进行直播串流。
图三 : 5G NR的特色,最适合拥挤群众环境中进行直播串流。

现有的网红与直播主透过既有的多媒体编解码技术,来完成每日的直播工作,并播送到每个粉丝的装置上。尽管当下随时会有新的挑战出现,然而即将问世的新技术,都能够用以解决现有的问题。


但未来,肯定还会有新的直播挑战出现,例如现阶段采用1080P画质进行直播所产生的问题,透过5G NR技术可以获得解决,然而万一未来的直播主采用了4K画质进行直播,5G NR是不是又不敷使用了呢?市场永远都有新的需求,而技术也将推陈出新。届时,肯定又会有更新一代的通讯技术,与多媒体编解码技术,来满足这些直播主的需求。


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