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在浏览器端获取到音视频数据后,开发一个优秀的RTC系统需要具备哪些技术储备呢

摘要在移动互联网飞速发展的今天,各种应用都渴望加入RTC的功能,实现用户与企业,用户与用户之间的实时音视频交流。于是问题出现了,开发一个RTC系统需要什么技术储备?概述  实时通讯系统,RTC(real time communication),是最近互联网应用的一个新领域。RTC系统的应用极其广泛,我们常见的视频电话,会议系统,远程桌面与控制都是RTC系统的一个应用。在移动互联网飞速发展的今天,各种应用都渴望加入RTC的功能,实现用户与企业,用户与用户之间的音视频交流。于是问题出现了,开发一个RTC系统需要什么技术储备?  有人说只需要懂javascript就可以了。WebRTC的出现极大的降低了RTC的开发门槛。只需要编写javascript代码就可以实现浏览器之间的音视频通话。且不论通话质量,浏览器的兼容性,网络穿透能力,那些不使用HTML的原生APP怎么办?  又有人提出WebRTC也支持Native开发,只要有懂C++和相关应用平台(Android,iOS,Windows,Mac)开发的软件工程师就可以了。WebRTC确实可以在这些平台上开发原生的应用。将WebRTC编译打包后嵌入APP可以实现RTC的功能,就是说能通了。但一个合格的RTC系统仅仅是能通就可以了吗?  以音视频通话为例,用户期望的RTC应用应该是:通话不卡不掉低延时,声音清晰真实无回声,画面流畅清晰无卡顿。如果直接采用上面WebRTC集成,我们很容易发现,在大多数情况下,通话并不像原来想象的那样完美。由于网络的原因,通话断断续续,延时很大。由于终端的适配不好,语音通话回声严重,噪声严重影响体验。视频不清楚,不流畅。  RTC系统的每一个部分都需要优化,需要打磨,才能打造出完美的用户体验。现在的问题是,开发一个优秀的RTC系统需要具备哪些技术储备呢?终端  解决语音通话的问题,首先需要有合适的语音编解码器,然后需要调整音频处理模块的算法。这里面内容比较广,有噪声消除,回声抑制,自动增益。比较前沿的还有多麦克风降噪,盲扩增强等等。总之这些都需要算法的储备,涉及语音信号处理、统计信号处理等方面的内容。  有了算法还不够,还需要有好的实现。各个平台(Android,iOS,Windows,Mac)底层音频系统也需要深入了解。有时候算法挺好的,但有些机器先天不足,比较特别,需要特殊处理。这需要投入许多人力物力对各种型号的硬件做适配。优秀的系统可能需要适配几百上千个不同的设备。  同样的,对于视频,我们需要对视频编解码器有深入的了解。这样才能用最低的码率展示清晰的视频画面。视频的前后处理,比如降噪,增强(包括流行的美颜)也少不了。这就需要图像与视频信号处理。视频数据量比较大,对底层视频设备也需要深入研究。适配也少不了。网络  说完了终端,再说说网络。网络抗丢包是必备选项。互联网不是一个可靠的实时音视频传输网络。在不可靠的网络中实现可靠的音视频传输考验系统设计的能力。这里既有信道编码的理论也有网络对抗的实际经验。  如果要实现可靠的云服务,遍布全球的服务器网络也必不可少。高可用性,负载均衡等等...  现在我们知道开发一个RTC系统需要什么技术了。这个系统涉及到几乎所有的网络与音视频处理的理论与实践。作者简介  郑仲侯,声网Agora.io音视频构架师。硕士毕业于上海交通大学电子工程系,信号处理专业。先后在National Instruments,SRS,DTS工作十余年。专注信号处理算法与实践,加入Agora后从事音视频引擎的开发,持有双麦降噪专利。

“WebRTC,名称源自网页实时通信(Web Real-Time Communication)的缩写,是一个支持网页浏览器进行实时语音对话或视频对话的技术,是谷歌2010年以6820万美元收购Global IP Solutions公司而获得的一项技术,Google开源了这项技术!”

本文内容由“微信多媒体团队”整理发布。

中新网10月25日电 10月24日,声网Agora在北京召开“未来与声俱来”品牌发布会。作为品牌的首次正式对外发声,本次发布会展示了声网用RTC技术赋能全行业的战略布局、宣布开源声网自研音频编解码器Solo、以及Agora RTC SDK3.0、水晶球2.0版本的上线。

1简介

WebRTC是一项在浏览器内部进行实时视频和音频通信的技术,是谷歌2010年以6820万美元收购Global IP Solutions公司而获得的一项技术。WebRTC提供了视频会议的核心技术,包括音视频的采集、编解码、网络传输、显示等功能,并且还支持跨平台:windows,linux,mac,android。

本文大致介绍webrtc架构,不同模块的详细原理设计分析请参考其它文档。

就 冲着6000多万美金的技术,就很值得研究一下!WebRTC提供了视频会议的核心技术,包括音视频采集、编解码、网络传输、显示等功能,并且还支持跨平 台:Windows,Linux,Mac,Android,尤其是在实时通信方面的很多技术可以灵活嫁接到非RTC类流媒体系统中,例如,在低带宽下的视 频抖动控制,图像效果增强,通用NAT穿透过程等等(后面咱们再具体细说如何嫁接),那么这就需要我们对WEBRTC的整体流程以及深层次的框架进行熟悉 和掌控,这一篇里,我们先通过浏览器端WEBRTC视频通话过程,了解WEBRTC浏览器基本接口和一次RealTime视频通话的流程。

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同时,声网还联合商汤、搜狗、阿里云、金山云、Unity、Cocos、依图等34家合作伙伴共同发布Agora 云市场全球合作伙伴计划。通过整合合作伙伴业务能力,提供一站式实时音视频解决方案,帮助开发者加速集成开发,快速构建应用内实时互动能力。同时降低开发门槛,满足不同能力的开发者需求,创建一个RTC实时互联网生态。

2 WebRTC框架

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广州TIT创意园,这里是腾讯在广州的研发团队所在地,LiveVideoStack采访了微信多媒体内核中心音视频算法高级工程师梁俊斌。从华为2012实验室到腾讯,过去十余年梁俊斌一直专注在音频技术。他告诉LiveVideoStack:音频技术还有许多难点需要解决,而作为技术人也延展到应用场景,关注用户需求。本文整理了本次访谈的主要内容,仅供参阅。

谈及变化与突破,声网联合创始人兼CTO陶思明用数字总结与回顾了声网取得的成绩。他表示,目前声网的日均通话分钟数已经达到6亿、每年为创新创业项目企业提供超过5.79亿分钟免费服务时长、全球范围内超过30万终端安装使用Agora SDK的应用。

2.1 架构图

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架构图

 

学习交流:

开创实时音视频服务 用RTC技术赋能全行业

2.2 架构组件介绍

(1) Your Web App

Web开发者开发的程序,Web开发者可以基于集成WebRTC的浏览器提供的web API开发基于视频、音频的实时通信应用。

(2) Web API

面向第三方开发者的WebRTC标准API(Javascript),使开发者能够容易地开发出类似于网络视频聊天的web应用,最新的标准化进程可以查看这里

(3) WebRTC Native C++ API

本地C++ API层,使浏览器厂商容易实现WebRTC标准的Web API,抽象地对数字信号过程进行处理。

(4) Transport / Session

传输/会话层

会话层组件采用了libjingle库的部分组件实现,无须使用xmpp/jingle协议 a. RTP Stack 协议栈

Real Time Protocol

b. STUN/ICE

可以通过STUN和ICE组件来建立不同类型网络间的呼叫连接。

c. Session Management

一个抽象的会话层,提供会话建立和管理功能。该层协议留给应用开发者自定义实现。

(5) VoiceEngine

音频引擎是包含一系列音频多媒体处理的框架,包括从视频采集卡到网络传输端等整个解决方案。VoiceEngine是WebRTC极具价值的技术之一,是Google收购GIPS公司后开源的。

a. iSAC

Internet Speech Audio Codec

针对VoIP和音频流的宽带和超宽带音频编解码器,是WebRTC音频引擎的默认的编解码器采样频率:16khz,24khz,32khz;(默认为16khz)

自适应速率为10kbit/s ~ 52kbit/;

自适应包大小:30~60ms;

算法延时:frame + 3ms

b. iLBC

Internet Low Bitrate Codec

VoIP音频流的窄带语音编解码器

采样频率:8khz;

20ms帧比特率为15.2kbps

30ms帧比特率为13.33kbps

标准由IETF RFC3951和RFC3952定义

c. NetEQ for Voice

针对音频软件实现的语音信号处理元件

NetEQ算法:自适应抖动控制算法以及语音包丢失隐藏算法。使其能够快速且高解析度地适应不断变化的网络环境,确保音质优美且缓冲延迟最小。

是GIPS公司独步天下的技术,能够有效的处理由于网络抖动和语音包丢失时候对语音质量产生的影响。

PS:NetEQ 也是WebRTC中一个极具价值的技术,对于提高VoIP质量有明显效果,加以AECNRAGC等模块集成使用,效果更好。

d. Acoustic Echo Canceler (AEC)

回声消除器是一个基于软件的信号处理元件,能实时的去除mic采集到的回声。

e. Noise Reduction (NR)

噪声抑制也是一个基于软件的信号处理元件,用于消除与相关VoIP的某些类型的背景噪声(嘶嘶声,风扇噪音等等… …)

(6) VideoEngine 视频处理引擎

VideoEngine是包含一系列视频处理的整体框架,从摄像头采集视频到视频信息网络传输再到视频显示整个完整过程的解决方案。

a. VP8

视频图像编解码器,是WebRTC视频引擎的默认的编解码器

VP8适合实时通信应用场景,因为它主要是针对低延时而设计的编解码器。

PS:VPx编解码器是Google收购ON2公司后开源的,VPx现在是WebM项目的一部分,而WebM项目是Google致力于推动的HTML5标准之一

b. Video Jitter Buffer

视频抖动缓冲器,可以降低由于视频抖动和视频信息包丢失带来的不良影响。

c. Image enhancements

图像质量增强模块

对网络摄像头采集到的图像进行处理,包括明暗度检测、颜色增强、降噪处理等功能,用来提升视频质量。

WEBRTC结构

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作为全球实时音视频云服务的开创者,2014年成立至今,声网已经将RTC技术赋能到社交直播、教育、游戏、金融、医疗、企业协作等10余个行业,100余种应用场景。80%以上的社交泛娱乐企业和70%以上的在线教育企业均采用声网提供的实时音视频解决方案。其中,社交泛娱乐企业包括陌陌、斗鱼、虎牙、抖音等;在线教育企业包括VIPKID、好未来、火花思维、一起作业、掌门1对1等,声网的RTC用户无处不在。

2.3 WebRTC核心模块API

(1)、网络传输模块:libjingle

WebRTC重用了libjingle的一些组件,主要是network和transport组件,关于libjingle的文档请参考其它资料。

(2)、音频、视频图像处理的主要数据结构

注意:以下所有的方法、类、结构体、枚举常量等都在webrtc命名空间里

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音频、视频图像处理的主要数据结构

(3)、音频引擎(VoiceEngine)模块 APIs

下表列的是目前在 VoiceEngine中可用的sub APIs

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音频引擎(VoiceEngine)模块 APIs

(4)、视频引擎(VideoEngine)模块 APIs

下表列的是目前在 VideoEngine中可用的sub APIs

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视频引擎(VideoEngine)模块 APIs

  首先,从WEB-RTC方面分析WEBRTC在浏览器上的接口结构,在浏览器端,WEBRTC主要实现了三个接口

(本文同步发布于:

在赋能各行业的过程中,声网直击行业痛点,与合作伙伴一起,针对不同行业提供更具体化的解决方案。以在线教育行业为例,声网的实时音视频解决方案升级了在线课堂1V1、小班课、互动大班课、双师课堂四大基础场景教学,让师生在线实时互动更高质更稳定;并开发了游戏化教学、在线音乐教学、AI互动课堂、超级小班课四大创新场景,满足教育个性化需求。

3 音频流程

  • MediaStream, 实现对本地音视频资源的封装,例如从Camera、Microphone、远端Stream等等,MediaStream表示一个媒体数据流,一个 MediaStreamTrack表示MediaStream中的一个媒体源,如音频、视频、字幕等等。
  • RTCPeerConnection,语音或者视频通话过程,内部涵盖呼叫、应答、穿透、加密、传输及会话管理等一系列流程,一个RTCPeerConnection代表一对通话过程中的一端。
  • RTCDataChannel,在PeerConnection之上,传输自定义数据。

《微信团队分享:视频图像的超分辨率技术原理和应用场景》

据声网创始人兼CEO赵斌透露,除社交直播和教育外,声网的服务还逐渐渗透到民生、政务、医疗、金融、物联网等更多领域。

3.1 音频发送流程

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音频发送流程

 

《微信团队分享:微信每日亿次实时音视频聊天背后的技术解密》

实时互动全面升级 满足用户超高质互动需求

3.2 音频接收流程

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音频接收流程

#MediaStream

《微信团队分享:微信Android版小视频编码填过的那些坑》

声网不仅是实时音视频云行业的开创者,也是引领者,这体现在声网过硬的技术实力和对真正“实时”的不断追求。随着互联网发展的日臻成熟,在线娱乐社交、在线学习已经成为数字原住民的生活日常,与此同时,用户对实时互动的要求也越来越高。为了给用户带来更流畅、更高质、更实时的互动体验,声网对实时互动体验进行了全面升级,声网创始人兼CEO赵斌在本次发布会上将实时互动的全面升级归结为以下5个方面:毫秒级超低延时,行业领先;支持百万人超大频道,轻松应对高并发场景;全平台多架构兼容,为用户提供较好的应用体验;低代码平台,带来开发者的效率革命;声网Agora SDK,带给用户超高清实时互动体验。

4 视频流程

在浏览器端,MediaStream接口名称为getUserMedia, 该接口为上层提供同步的音视频流,比如在本地媒体资源获取的时候,一路MediaStream可以是一路本地Camera提供的视频Track与一路本地 Microphone提供的音频Track经过同步后的Stream。当然,在浏览器端获取到音视频数据后,可以做本地化的各种处理,例如抓图、图像样式 变化、本地显示滤镜等等。

《微信多媒体团队访谈:音视频开发的学习、微信的音视频技术和挑战等》

同时,赵斌还宣布声网将开源自研的抗丢包音频编解码器Agora Solo。Solo是声网专为不稳定网络设计的语音编解码器,能够在弱网条件下保证流畅的高质量通话。除此之外,Agora RTC SDK3.0也将于11月上线,实现直播和通信大融合,并全面提升弱网环境下的音视频体验。

4.1 视频发送流程

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视频发送流程

 

《腾讯技术分享:微信小程序音视频技术背后的故事》

重磅发布全球合作伙伴计划 共创RTC实时互联网生态

4.2 视频接收流程

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视频接收流程

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