您是否經歷過視頻通話或觀看直播時的不穩定、緩衝、質量下降或音視頻不同步等令人沮喪的情況？您可能不得不反覆刷新頁面，或者感到失望而退出應用程序。這些問題實際上可能是由網絡抖動引起的。
作為專業的音視頻開發人員，我們必須理解抖動的原因並找到解決方案，以便為用户提供高質量的音視頻通話服務和直播體驗。

什麼是抖動
首先，讓我們瞭解數據包是什麼。在捕獲音視頻數據後，發送方將這些數據編碼並封裝成一系列小的數據包，然後通過網絡傳輸給接收方。接收方在收到數據包後，進行解包和解碼等操作，最終將處理後的音頻數據交給播放器進行播放。
在實時音視頻傳輸中，由於網絡延遲、數據包丟失、帶寬限制等因素，數據包在網絡上的傳輸速度可能會發生變化。這可能導致數據包在接收方到達的時間不穩定，從而導致抖動。

抖動的原因
抖動通常與網絡傳輸和播放過程中的不穩定性有關。以下是一些可能導致抖動的原因：
1.網絡延遲：在實時音視頻傳輸過程中，數據包在網絡上傳輸時可能會遇到不同程度的延遲。這可能導致數據包到達時間不穩定，從而導致抖動。
2.數據包丟失：網絡環境中的數據包丟失可能導致某些視頻幀未能到達接收方，導致幀跳過或凍結等抖動現象。
3.帶寬限制：當網絡帶寬不足以支持高質量數據傳輸時，可能會導致數據包的傳輸速度不穩定，從而導致抖動。
4.編解碼器性能：編解碼器的性能也可能影響抖動。如果編解碼器的處理速度無法跟上數據包的傳輸速度，則可能導致卡頓或幀跳過現象。
5.播放器問題：如果播放器在處理視頻幀時無法保持穩定的播放速度，也可能導致視頻抖動。

抖動的測量
測量網絡抖動主要涉及計算數據包到達時間的波動程度。以下是一些常用的抖動測量方法：
1.平均抖動：計算連續數據包到達時間之間的時間差，並求出這些時間差的平均值。平均抖動反映了網絡延遲的整體波動，但可能無法準確描述瞬時抖動現象。
2.抖動方差：計算連續數據包到達時間之間的時間差，然後計算這些時間差的方差。抖動方差反映了網絡延遲波動的程度，數值越大表示抖動越嚴重。
3.最大抖動：計算連續數據包到達時間之間的時間差，並找出最大的時間差。最大抖動反映了網絡延遲的最大波動，但可能受極端值的影響。
4.百分位抖動：計算連續數據包到達時間之間的時間差，然後計算這些時間差的特定百分位數（例如，第95百分位）。百分位抖動反映了網絡延遲的波動，同時降低了極端值的影響。
5.端到端延遲：計算髮送方和接收方之間的總延遲。該指標涵蓋了網絡延遲、處理延遲等多個因素，全面反映了抖動對通信質量的影響。
在實際應用中，可以根據具體場景和需求選擇合適的抖動測量方法。此外，還可以結合其他網絡指標，如數據包丟失率、帶寬等，評估網絡狀況和通信質量。

如何減少抖動
由於音頻和視頻的實時性和時間性，抖動對音頻和視頻質量有顯著影響。為了減少抖動，可以採用以下技術手段和策略：
1.幀丟棄策略：當網絡條件較差時，選擇性地丟棄非關鍵幀可以降低質量，但保持流暢性。
2.幀同步算法：通過算法預測和調整數據幀的到達時間，以保持播放過程中的穩定間隔。
3.自適應比特率調整：根據網絡條件動態調整視頻比特率，以適應不同的帶寬環境，減少抖動的可能性。
4.抖動緩衝區：在接收端設置抖動緩衝區，用於存儲和調整接收數據包的順序，從而減少播放過程中的抖動。
5.優化編解碼器性能：選擇性能更高的編解碼器或優化現有編解碼器的性能，以提高處理速度，減少卡頓或幀跳過。
6.網絡優化：在網絡層面實施措施，例如選擇更好的傳輸協議和優化網絡路由，以減少網絡延遲和數據包丟失，提高數據傳輸的穩定性。
7.播放器緩衝：在播放器端設置緩衝區以緩存接收的數據。這為播放時間提供了一定的容忍度，減少了抖動。
8.優化播放器性能：優化播放器的內部處理流程，以確保它可以以穩定的速度播放數據幀，從而減少抖動。

抖動緩衝區
讓我們重點介紹抖動緩衝區。抖動緩衝區是一種用於減少實時音視頻傳輸中抖動的技術。通過在接收端設置緩衝區，它存儲並調整接收數據包的順序，從而減少播放過程中的抖動。
簡單來説，抖動緩衝區充當一個水庫，在將不均勻的數據包均勻地交付給解碼器進行解碼之前進行緩衝。

為實現這一目標，可以使用不同的算法來控制抖動緩衝區的行為。以下是一些常見的抖動緩衝區算法：
1.固定大小抖動緩衝區：這是最簡單的算法，其中設置抖動緩衝區的固定大小（即它可以存儲的數據包數量）。該算法易於實現，但可能無法很好地適應不斷變化的網絡條件。
2.自適應抖動緩衝區：該算法根據網絡條件動態調整抖動緩衝區的大小。例如，當檢測到顯著的網絡延遲波動時，抖動緩衝區的大小可以增加，以減少數據包丟失的可能性。相反，當網絡條件良好時，可以減小抖動緩衝區的大小，以最小化播放延遲。
3.基於延遲預測的抖動緩衝區：該算法通過預測接收數據包的延遲來確定何時從抖動緩衝區檢索數據包進行播放。
4.基於數據包丟失率的抖動緩衝區：該算法根據接收端的數據包丟失率調整抖動緩衝區的大小。當數據包丟失率高時，抖動緩衝區的大小可以增加，以減少數據包丟失的可能性。相反，當數據包丟失率低時，可以減小抖動緩衝區的大小，以降低播放延遲。

WebRTC中的抖動緩衝區
WebRTC（Web實時通信）是一個開源項目，旨在為網頁瀏覽器和移動應用提供簡單有效的實時音視頻通信能力。通過JavaScript API和相關網絡協議，WebRTC使開發者能夠直接在網頁中實現實時音視頻通信，無需任何插件或第三方軟件。
在WebRTC中，抖動緩衝區的實現依賴於幾個關鍵組件：
1.RTP（實時傳輸協議）：WebRTC使用RTP進行音視頻數據的傳輸。RTP數據包包含重要信息，如序列號和時間戳，這對抖動緩衝區的實現至關重要，因為它們幫助確定數據包的順序和播放時間。
2.RTCP（實時控制協議）：WebRTC利用RTCP收集和傳輸網絡條件的統計信息，如數據包丟失率和延遲。這些信息可以指導抖動緩衝區的行為，例如動態調整緩衝區大小。
3.NACK（負確認）：NACK是一種請求重傳丟失數據包的機制。在WebRTC中，如果抖動緩衝區檢測到丟失的數據包，可以發送NACK消息請求發送方重傳該數據包。這有助於減少抖動。
4.媒體流處理：WebRTC中的媒體流處理模塊負責解碼、去封裝和播放接收到的RTP數據包。在此過程中，抖動緩衝區根據數據包的序列號和時間戳對數據包進行排序和調整，以確保正確的播放順序和時機。
具體而言，WebRTC中抖動緩衝區的實現可以分為以下步驟：
1.接收RTP數據包：在接收RTP數據包後，WebRTC將其存儲在抖動緩衝區中。
2.數據包排序：根據數據包的序列號和時間戳對數據包進行排序，以確保正確的播放順序。
3.緩衝區管理：根據網絡條件（如延遲和數據包丟失率）動態調整抖動緩衝區的大小。這可以通過RTCP收集的統計信息來實現。
4.數據包丟失處理：如果檢測到丟失的數據包，可以發送NACK消息請求發送方重傳該數據包。
5.數據包檢索：根據數據包的時間戳和當前播放時間，從抖動緩衝區檢索數據包以進行解碼和播放。
6.同步處理：在音視頻同步的情況下，可能需要根據音頻和視頻之間的延遲差異調整抖動緩衝區的行為，以嘗試恢復同步。
通過上述步驟，WebRTC實現了一個強大的抖動緩衝區，有效減少抖動現象，提高實時音視頻通信的質量。
最後，我要簡要介紹NetEQ，這是WebRTC中的核心技術之一，代表網絡均衡器。NetEQ本質上充當音頻抖動緩衝區，利用自適應抖動緩衝算法。緩衝延遲可以根據網絡條件持續優化。其主要目標是在保持儘可能低的延遲的同時，確保平滑播放來自網絡的音頻數據包。此外，NetEQ集成了數據包丟失隱蔽算法，並與解碼器無縫集成，即使在高數據包丟失環境下也能確保良好的語音質量。

使用騰訊雲實時音視頻（TRTC），輕鬆減少抖動，構建出色音視頻體驗
騰訊雲實時音視頻（TRTC）是騰訊雲提供的一項雲計算服務，用於實時音視頻通信和互動直播。TRTC提供了一套強大的API和SDK，可用於構建各種實時音視頻應用，例如視頻會議、在線教育、互動直播等。
關於實時音視頻領域的抖動問題，TRTC提供了以下優勢：
1.動態比特率調整：TRTC可以根據網絡條件和設備性能動態調整音視頻的比特率，適應不同的網絡環境，減少抖動的可能性。
2.高效的抖動緩衝區：TRTC實現了高效的音視頻抖動緩衝區，根據網絡條件動態調整緩衝區大小和數據包檢索策略，從而減少抖動現象。
3.優化的音視頻編解碼器：TRTC支持多種經過優化的音視頻編解碼器，以提高編碼和解碼性能，減少凍結或幀跳過等問題。
4.網絡優化：利用騰訊雲廣泛的網絡資源和智能路由選擇、服務質量（QoS）等優化技術，騰訊RTC減少網絡延遲和數據包丟失率，從而提高音視頻傳輸的穩定性。
開發人員可以輕鬆地減少抖動，即使在複雜的網絡環境中也能實現出色的音視頻體驗，使用騰訊RTC。立即註冊並快速創建自己的音視頻應用。
如果您也正在為抖動問題煩惱，或想要快速創建自己的音視頻應用，歡迎前往騰訊雲官網（https://cloud.tencent.com/product/trtc ）瞭解更多詳細內容，我們的支持團隊隨時準備提供幫助。