雙11貓晚是家喻戶曉的綜藝晚會，在今年的雙11，阿裡集團為2500萬使用者提供了一場線上直播視覺盛宴。網友評價這是一場既穩定流暢又高清的直播，當然在這背後離不開阿裡雲的技術支援。
本次天貓晚會中，視訊雲首次采用4k和50幀的技術，把整個畫質提升到接近肉眼極限，同時為使用者提供了如絲般順滑的直播體驗。
如何做到100%穩定？
裘良科認為：“最安全的做法就是做好500%的準備，以不便應萬變。”
下圖是雙11直播的技術架構，分為幾大部分：直播源站、視訊直播中心和CDN分發系統和用戶端。簡單的看這張圖，所有的鍊路都是雙備份的。直播源站部分，采用了多線收流、主備轉碼器、多線專線等政策，直播中心都是多機房接入，再采用多流合并，當任何一個機房出現問題的時候，輸出的直播流是不會受任何影響的。在這之後，直播中心會對直播流進行轉碼、錄制、智能處理、切片、時移回放等處理，中間所有子產品都是專有資源池供大型活動使用，保證不會受其他活動影響。任何一個子產品發生異常，都可以秒級進行切換。産生到的内容在分發之前，會先進行存儲，中心主備。到了分發環節，會實時檢查源站的品質，并進行切換。
在這樣的架構之下，任何單點、單機房、單線路、單子產品的故障，都不會導緻直播服務不可用，幾乎做到絕對安全。
當然，除了自身穩定之外，安全也十分重要。在安全方面，視訊雲在推流、播放和拉流等環節，采用多重鑒權、IP黑白名單、播放格式/地區/IP等限制、HTTPS、防劫持等能力，實作全鍊路安全保障。
如何讓使用者享受到極緻的畫質？
一、實時4K直播
視訊清晰度作為衡量使用者體驗的重要名額，也是視訊雲技術團隊十分關注的方向。本次貓晚的視訊清晰度再度更新，通過阿裡雲直播服務提供實時4K直播，将現場4K超高清、高幀率的視訊實時處理，進行畫質提升。
在4K視訊的處理上，直播服務大規模使用GPU進行視訊處理及轉碼，大大提升了實時視訊處理能力，保證了直播視訊最高4K的HEVC實時轉碼。據悉，4K高清直播已在阿裡雲的衆多遊戲直播客戶中廣泛使用。
二、50幀極清
阿裡雲和優酷合力研發的50幀極清技術，可通過人工智能算法預測運動方向和軌迹，将原始的每秒25幀畫面普通電視信号變換為每秒50幀畫面的高幀率視訊内容，給使用者提供更加流暢的沉浸式觀看體驗。
50幀極清的效果，就像去電影院看大片，動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，視覺上看是非常流暢的。
三、碼率（比特率）最佳配比
除了4K技術，基于内容進行編碼優化也是視訊雲的優勢。裘良科表示：“阿裡的窄帶高清技術精髓就在于使每一個比特配置設定到最需要它的地方。”
這裡我們先來看幾個概念：
- 分辨率是圖像精密度的概念，代表着品質的極限，是不是越大越好呢？是也不是。分辨率大，點就多，需要的碼率就高，需要的帶寬就會變大，傳輸成本和對網絡的要求都會變大。
- 碼率，比就是比特率，它代表機關時間傳送的資料位數，視訊檔案大小就是由碼率決定的，而且是成正比。
- 幀率，代表着視覺流暢度，在我國通常幀率在25幀左右。然而幀率達到50-60的時候，我們幾乎肉眼察覺不到間隔和差異。
那我們如何在幀間和幀内進行合理碼率配置設定，以達到最優的平衡呢？
1. 合理配置設定幀間碼率
每一幀都需要碼率來顯示圖像，那麼我們如何判斷哪一幀需要較多的幀率？哪一幀需要較少呢？其實這就需要基于對内容的分析，提前進行預判，你認為這一幀是複雜的畫面，比如好萊塢動作大片，就多配置設定幀率，如果這一陣比較簡單，比如新聞聯播，就少配置設定。以此來實作合理的幀間碼率配置設定。
2. 合理配置設定幀内碼率
在整個圖像中，并不是全部都需要非常清楚的。比如說你在看晚會的時候，你看的是中間的人物嘉賓，是以把人物和臉識别出來，就是你眼睛聚焦的地方，多配置設定一些碼率。同時，衣服的褶皺紋理也多配置設定一些碼率，背景作為脫焦區域，就少配置設定一些碼率了。通過幀間、幀内的碼率配置設定，讓整個視訊的品質更高。在同等碼率之下，獲得更高的品質。同樣品質之下，可以節省更多帶寬。
那在播放層面，如何保證流暢不卡頓呢？
裘良科認為，在確定直播流暢度上，全球覆寫的CDN節點和精準排程系統缺一不可。CDN節點是采用分布式架構，擁有遍布全球的1500個節點和充足的帶寬儲備，單節點帶寬 40Gbps+，全網帶寬輸出能力120 Tbps。同時采用四層智能排程架構（如下圖），來確定整個分發的流暢。
如何實作精準排程，確定大型活動突發峰值的流暢
但是面對晚會等大型活動，突發峰值非常高，需要更精準的排程政策，來實作排程。打比方有一個裝了很多冰塊和水的杯子，如果我們要把杯子裡面的狹小空間全部用上，我們先要把冰塊放進去，再倒液态水。DNS的協定限制類似冰塊。其他别的排程形式，比如IP排程，可以做好請求級别的排程，也就是支援任意比例的負載均衡，就像液态水一樣。是以，在智能排程的場景裡，把“固體”和“液體”結合起來考慮，才能做到所有的節點、水位的精準控制，實作更精準的排程。
同時，在碼率瞬間激增的情況下，正常的流量預測算法失算了，進而會幹擾流控程式, 這個問題阿裡雲使用了基于AI流量預測進行預排程，在10分鐘内的預測的精準度到98%，一小時的精準度95%以上。
監控系統保駕護航
在確定了穩定、畫質和流暢之後，一場大型活動的直播離不開監控系統。我們肯定需要對目前的直播狀态做監控，以確定及時調整政策。
監控從以下四個方面進行：
1、流監控：針對每一路流進行秒級實時監控，及時獲得直播流的幀率、碼率、時間戳等狀态
2、播放品質監控：實時獲知服務端慢速比，使用者端卡頓率
3、可用性監控：實時傳回視訊5XX等播錯誤資料，及時定位視訊失敗原因
4、業務量監控：實時擷取目前線上使用者數
作為這場貓晚的唯一網絡直播平台，優酷平台上直播觀看人數近2500萬，是去年的兩倍。這也是阿裡雲視訊雲第四年支援雙11貓晚網絡直播，從作戰室監控的資料上來看，貓晚直播期間各項系統資料名額運轉平穩，一場穩定、高清、流暢的大型活動直播就就此實作。
經過世界杯、雙11貓晚等多次錘煉，視訊雲直播服務已經具備一整套大型賽事/活動/綜藝直播的服務經驗，并實作對阿裡雲各行業客戶的賦能，為視訊行業創造更多價值。
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