在流媒體傳輸中，首屏時間（即用戶從開始請求視頻流到視頻開始播放的時間）是衡量用戶體驗的重要指標之一。HLS（HTTP Live Streaming）作為蘋果公司提出的基于HTTP的流媒體傳輸協議，廣泛應用于直播和視頻點播服務中。然而，HLS的傳統配置往往導致較高的延遲，影響用戶體驗。本文將探討如何通過技術優化來縮短HLS的首屏時間。
HLS傳輸協議與延遲
HLS的核心思想是將媒體文件切割成一系列小的TS（Transport Stream）文件，并通過HTTP協議傳輸這些文件。每個TS文件對應一個媒體分段，客戶端通過下載這些分段文件并依次播放來實現流媒體播放。然而，這種機制導致了天然的延遲，因為客戶端必須等待至少一個TS文件生成并被傳輸到客戶端才能開始播放。
蘋果最初推薦的HLS視頻片段時長是10秒（現在推薦6秒），并建議在倒數第三個視頻片段開始播放。按照這種配置，HLS的延遲將達到30秒左右。為了縮短這個延遲，一種簡單的方法是減少每個視頻片段的時長，例如將片段時長縮短到3秒，這樣可以將延遲降低到10秒左右。然而，即使如此，延遲仍然較高。
現有的低延遲解決方案
為了降低HLS的延遲，社區和蘋果公司分別提出了多種解決方案。
- LHLS（Low-Latency HLS）：
- LHLS是一種社區驅動的HLS低延遲方案，最早由Periscope團隊在2017年提出。
- 該方案將一個視頻片段進一步細分成多個小的Chunk，無需等待整個視頻片段生成，每生成一個Chunk就會被下載到播放器緩存。
- 使用HTTP/1.1的Chunked transfer encoding功能，播放器保持與服務器的連接，服務器生成一個Chunk就立即傳遞給播放器。
- 這種方案可以將延遲降低到3秒左右，但存在ABR（自適應碼率切換）困難的問題，因為長連接使得客戶端難以估算當前網絡帶寬。
- LLHLS（Low-Latency HLS，蘋果官方方案）：
- 蘋果在2019年WWDC上介紹了官方的低延遲HLS解決方案。
- 該方案重新設計了一套低延遲機制，并未直接借鑒社區的低延遲方案。
- LLHLS通過優化切片生成、傳輸和播放的各個環節，實現了更低的延遲。
又拍云HLS+技術優化
又拍云在HLS延遲問題上做了針對性的技術優化，推出了HLS+技術，也稱為流式HLS技術。這項技術通過以下方式顯著降低了HLS的延遲：
- 流式處理：將標準的HLS進行流式處理，大幅度降低延遲，并提高HTML5端直播的兼容性。
- 動態生成M3U8列表和小切片文件：為每個播放請求生成獨立的M3U8列表，并動態快速地生成僅針對這個播放請求的小切片文件。
- Variant HLS+HTTP 302：采用Variant HLS+HTTP 302的方式標識客戶端的行為，能夠標記每個客戶端的HLS請求，并為每個請求建立起連接。
- 優化啟動切片和播放器取片間隔：通過優化啟動切片數量和播放器取片的間隔時間，進一步減少延遲。
通過這些優化措施，又拍云成功將HLS的延遲穩定控制在了4秒左右，顯著提升了用戶體驗。
實踐中的注意事項
在實際應用中，縮短HLS首屏時間需要注意以下幾點：
- 網絡狀況：確保網絡帶寬充足且穩定，避免因網絡延遲導致首屏時間增加。
- 客戶端性能：客戶端的性能也會影響首屏時間，需要確保客戶端設備能夠及時處理和播放視頻流。
- 服務器配置：合理配置服務器端的編碼器和流分割器，生成合適大小的TS文件，以減少傳輸延遲。
結論
HLS作為主流的流媒體傳輸協議，在直播和視頻點播服務中發揮著重要作用。然而，傳統的HLS配置往往導致較高的延遲，影響用戶體驗。通過采用LHLS、LLHLS等低延遲解決方案以及又拍云的HLS+技術優化，可以顯著縮短HLS的首屏時間，提升用戶體驗。在實際應用中，需要注意網絡狀況、客戶端性能和服務器配置等因素，以確保優化效果的最大化。
