第一章 基礎設施，1.3 阿里視頻雲ApsaraVideo是怎樣讓4000萬人同時狂歡的(做者：蔡華)

1.3 阿里視頻雲ApsaraVideo是怎樣讓4000萬人同時狂歡的

前言

在今年的雙11中，雙11天貓狂歡夜的直播成爲一大亮點。

 

根據官方披露數據，直播總觀看人數超4257萬，同時觀看人數峯值達529萬，在雲端實現了高計算複雜度的H.265實時轉碼和窄帶高清技術。其實不光是雙11，直播已經成爲了2016年互聯網最火爆的話題。除了內容的大規模涌現，背後實際上是計算、存儲、帶寬的升級和成本的降低。而ApsaraVideo的出現，讓直播的技術門檻更是迅速降低，可使企業快速的上線本身的視頻業務。

 

筆者做爲參與雙11視頻雲的工程師，但願經過本文和你們分享阿里雲的ApsaraVideo如何爲雙11這個場景快速建立這種大規模直播場景的經驗。

 

在傳統的視頻業務中，咱們一般要面臨這些技術痛點：

1. 通常須要部署上傳服務、緩存服務、存儲服務器、視頻編轉碼服務、調度服務。
2. 硬件須要準備IDC機房、CDN節點等一系列的硬件和設施。
3. 對於初創團隊或者我的來說，很難逾越這種技術和硬件設置帶來的障礙。而最大的坑是耗時耗力，並且很難得到彈性。

 

在雙11中，咱們用阿里雲ApsaraVideo得到了這些優點：

1. 快速上線：基於阿里雲視頻服務提供的客戶端SDK和服務端openAPI，用戶能夠最快幾天內上線一個大規模的視頻業務。
2. 技術成熟穩定：基於阿里雲視頻服務多年的技術積累和沉澱，能夠輸出高質量視頻編解碼服務和穩定可靠的CDN分發服務。
3. 節省：ApsaraVideo服務秉承了雲計算的特色，是按使用量付費的，比傳統的自建IDC和構建CDN網絡節省大量的人力和物力。

 

那麼，如何用阿里ApsaraVideo搭建出視頻服務？一般來說，一個視頻業務會分紅3個重要的部分，咱們以直播業務爲例說明一下：第一，客戶端上的功能，包括直播視頻的採集、編碼、視頻流網絡推送和播放，還可能會包括美顏、彈幕、連麥互動等高級功能。第二，業務服務端的功能，包括轉碼、截圖、水印、直播間管理、直播流狀態顯示、直播的錄製轉點播、內容審覈、BOSS系統等。第三，CDN網絡部分，包括直播域名管理、域名加速、帶寬流量擴展資源監控等等功能。

 

而阿里雲視頻服務在這3個部分，分別提供了客戶端SDK，不但包含上述直播業務端上所需的功能，還作了不少的弱網環境的推流優化和首屏秒開等功能。直播openAPI，提供了開放的API接口，能夠用來控制轉碼、截圖、水印、管理直播間、觀察直播流狀態、配置直播錄製等功能。對CDN網絡的管理，提供了增刪直播域名、分發加速配置和優化、帶寬流量監控等功能。

因此用戶可使用阿里雲視頻服務提供的SDK和openAPI快速方便地搭建本身的業務。

圖1. 阿里雲直播端到端的解決方案

 

今年阿里巴巴組織的雙11晚會，集結了大量的本年度當紅明星加入，並且本次晚會在手機淘寶客戶端、天貓客戶端、優酷土豆客戶端這三個有巨大活躍用戶的流量入口進行直播。其背後所要承擔的視頻直播併發量可想而知。

 

在本次晚會直播中，咱們採用了以下直播優化方案:

1. 直播推流端使用H.264碼流推直播流到雲端, 服務端轉碼服務把H.264轉成H.265。
2. 而後通過CDN分發到各業務方，客戶端播放器須要根據必定的標記來支持H.265播放。
3. 在視頻雲服務端對標準協議進行了擴展，來支持區分H.264碼流仍是H.265碼流。
4. 加強了服務端轉碼服務模塊來支持對H.265的實時轉碼。
5. 在網絡線路以及直播中心都採用了各自的主備方案以及應急措施來保證晚會在各類突發情況下均可以順利的直播。這個直播據實際演練的測算，在不下降清晰度的狀況下。能夠節省大概30%的帶寬成本。
6. 提供內容的甄別的全套解決方案：直播雲端服務除了標配直播必須的轉碼、錄製、截圖功能外，還增長了智能鑑黃、人臉識別、語音識別等人工智能相關的功能。
7. 隨時動態擴展所須要的帶寬資源，而且若是帶寬峯值變化太大，還能夠藉助於阿里雲在視頻領域多年積累的經驗，進行系統動態優化。

 

雙11晚會的直播優化方案只是阿里雲直播服務在這一年多以來作過上百場直播優化方案中的一個，隨着直播在今年的爆發，咱們的客戶隨時都會面臨流量高峯的來臨，使用直播雲服務除了計算、存儲、帶寬資源能夠動態擴展以外，阿里雲資深的直播雲架構師也在天天幫助咱們的客戶優化直播系統的架構，以系統化的能力幫助客戶度過一個又一個直播流量的高峯。

 

做爲視頻雲服務，除了接入方便、對網絡的壓力能夠從容的處理之外，對視頻編解碼的深刻研究更是ApsaraVideo產品的核心技術，阿里雲的視頻技術專家在碼率更小、視頻更清晰的方向上已經進行了數年的研究和積累。

 

咱們對觀影體驗一直以來都有着執着的追求，獨家推出畫質重生服務，集成了阿里巴巴與各大高校、研究所在視頻領域多年合做的研究成果，讓使用阿里雲客戶的視頻觀感獲得質的飛越。通過畫質重生處理，數十年前的懷舊老片也能提供高清畫質播放，常規攝像機拍攝的30幀/秒視頻影像也能提供60幀/秒的極致平滑觀感，屢次壓縮形成的馬賽克、移動拍攝形成的畫面抖動，均可以被去除或緩解，大大改善觀影體驗。如下是咱們推出的廣電級的視頻處理產品：

 

1. 高幀率視頻重製

目前人們觀看的大部分影視節目每秒都會刷新24-30幀畫面，這樣的幀率可以知足基本的觀影須要，但在快速運動的場景中，30幀/秒的影片播放起來存在可感知的頓挫感。隨着視頻行業的主流分辨率愈來愈高，普通幀率視頻在播放時的頓挫感也愈來愈明顯。在現下流行的4K電視上，60幀/秒的刷新率已經成爲了觀影的基本需求。然而，受限於拍攝設備的性能，除了少許大製做的影片（例如《霍比特人》）採用了48-60幀/秒的拍攝技術，大部分影視節目源的幀率依然在30幀/秒如下，難以知足超高清視頻觀看的需求。所以，阿里雲推出高幀率視頻重製服務，不管是用戶節目庫裏存放多年的經典劇集，仍是最新拍攝的節目內容，任何普通幀率的片源均可以通過插幀算法，被重製爲60幀/秒甚至120幀/秒的高幀率視頻。藉助這項服務，任何視頻服務商都有能力提供極致平滑的高幀率視頻觀看體驗。

 

2. 2K轉4K重製

眼下，4K電視機已經逐漸成爲家用電視的主流，4K大屏內容確實可以在視覺感官上給觀衆帶來巨大的衝擊。然而因爲目前片源的匱乏，購買4K電視機的觀衆更多的仍是在觀看1080p及如下的視頻內容。所以業內興起了2K轉4K服務，利用視頻處理算法來將1080p影片重製爲4K版本。目前大部分2K轉4K的功能都主要依賴經典的超分辨率算法，所以市面上的僞4K片源的效果都大同小異，帶有明顯的人工製做痕跡——例如油畫效果等等。阿里雲推出的2K轉4K重製服務，除了引入學術界最新的超分辨率算法外，還借鑑了阿里雲在視頻質量評估上的研究成果，通過影視行業的多年打磨，重製效果在業界數一數二。

 

3. 片源修復

今天1080p、4K清晰度的影片已經逐漸成爲主流，但不少懷舊老片雖然仍有龐大的受衆羣，但因爲分辨率低、介質老化等因素，畫質模糊且充滿噪聲。另外一方面，即便是近年來的UGC內容，因爲在互聯網平臺上過分壓縮，含有大量的馬賽克和毛刺，讓觀衆難以接受。所以，阿里雲針對這類受損片源推出了畫質修復服務，經過深度學習網絡，去除馬賽克和噪聲，恢復出抹掉的線條，讓互聯網上的低清片源重獲收藏價值，讓懷舊老片煥發新的生命力。

 

ApsaraVideo產品徹底秉承了雲計算產品的全部特色，「按量付費」「共享經濟」等，使視頻這種表達方式再也不只是影視行業的專屬，使用視頻雲服務，普通的企業和我的也能夠很容易擁有視頻這種更直觀的表達方式。