自适应比特率流是什么意思？它是如何工作的

缓冲和停顿是在线流媒体视频内容时常见的现象。它影响了你的流媒体服务的观看时间和用户参与度。研究表明，如果一个流媒体视频出现哪怕一次缓冲，39% 的用户就会放弃观看。如果缓冲时间太长，用户很有可能会转到另一个流媒体服务。由于今天有很多选择，如果他们的流媒体体验可以更好，观众更有可能切换。

在这个时代，需要一个解决这个问题的办法，而自适应比特率流媒体就是这个答案。自适应比特率流媒体（ABR）实时识别观众的网络条件，并自动调整流媒体比特率以提供最佳的观看体验。由于ABR流媒体可以根据网络条件调整视频质量，它比渐进式视频流媒体更受欢迎。它有助于提高参与度和观看时间。

在这篇文章中，我们将讨论什么是自适应比特率流媒体以及它是如何工作的。我们还将深入探讨ABR流媒体使用哪些流媒体协议，以及这种流媒体的主要好处。让我们从基础知识开始。

什么是自适应比特率？

比特率指的是用于将视频内容从流媒体服务器传输到观众设备的数据量。自适应比特率指的是以动态比特率传输视频内容，根据互联网速度和其他因素实时调整视频质量。

什么是自适应比特率流媒体（ABR）？

自适应比特率流媒体是指以动态比特率来流传视频内容，可以根据观众的网速、设备类型和其他因素实时调整，以确保流畅的流媒体体验。它不断评估观看者的网络条件，以提供最佳的观看体验。这有助于防止流媒体播放时出现缓冲和暂停。ABR流确保最佳的视频质量，同时考虑到观看者不断变化的连接。

自适应比特率流媒体是如何工作的？

ABR视频流的工作原理是将视频编码为不同比特率和分辨率的不同版本。请记住，互联网带宽不是静态的，而是根据用户的连接和设备而变化。为了获得更高的比特率流媒体体验，需要一个强大的连接。随着观看者带宽的变化，ABR流媒体会切换到另一个最适合当前网络条件的比特率版本。

以下是自适应比特率流媒体工作原理的细分：

视频编码

自适应比特率流媒体的第一步是将视频内容编码为不同比特率和质量水平的多个版本或表现形式。每个表现形式通常被划分为小的视频段。每个视频段使用各种编码技术创建，如转码或不同的编解码器，以提供一系列的质量选择。

清单文件创建

一旦视频内容被编码成多个片段，就会创建一个清单文件。该清单文件，如MPEG-DASH（HTTP动态自适应流）或HLS（HTTP实时流）清单，作为视频播放器访问和切换不同视频片段的路线图。它包含了关于可用的表现形式、其相应的URL和其他元数据的信息。

初始选择

当用户要求观看一个视频文件时，播放器最初会选择一个适合用户当前网络条件的比特率来表示。这种选择通常是基于检测到的网络带宽，通过测量可用带宽来估计。

片段检索和播放

一旦选择了初始表现形式，视频播放器开始从清单文件中指定的相应URL中检索该表现形式的片段。然后，播放器开始播放检索到的视频数据。每个片段通常包含视频的一小部分，如几秒钟的播放。

适配逻辑

在播放期间，视频播放器会持续监控网络状况和缓冲区状态。如果网络条件发生变化，例如可用带宽减少或网络拥塞增加，播放器会动态调整所选表示以避免缓冲并快速播放视频文件。此适配逻辑确定是否切换到更高或更低的比特率表示。

分段切换

为了在表现形式之间切换，视频播放器从清单文件中的相应URL请求新表现形式的片段。无缝切换是通过调整不同表现形式的片段边界来实现的，允许不间断播放。播放器可以使用各种算法来确定切换的最佳时间和表现形式，考虑可用带宽、缓冲区状态和播放缓冲区长度等因素。

缓冲区管理

为了提供流畅的观看体验，视频播放器维护一个缓冲区，用于存储一定数量的视频片段。缓冲区有助于适应网络条件的变化并确保视频播放的连续流。播放器旨在保持缓冲区既不满也不空，以避免过度缓冲或播放中断。

持续监控

视频播放器在整个播放会话中持续监测网络条件，根据实时信息调整所选的表现形式。这种监测使自适应比特率流媒体对网络带宽的变化作出动态反应，确保视频质量保持优化和一致。

这种动态自适应流媒体技术有助于确保没有任何缓冲的流畅观看体验。流媒体服务器将检测观看者的数据速率，并选择能够以最小的缓冲进行流媒体播放的最佳版本的视频。当观看者接近拥挤的区域时，自适应比特率流媒体将自动检测网络条件的变化，并切换到可以无缓冲的低比特率版本。

如果网络带宽被找回，ABR流媒体将自动切换回较高的比特率版本。这个过程一直持续到观看者退出流媒体或远离拥堵区域。

观众无需点击任何一个按钮就能享受到流畅的流媒体体验。

自适应视频流中比特率选择的两种主要算法

在ABR流媒体中，有两种主要算法用于确定比特率的选择：

• 吞吐量
• 基于缓冲区

吞吐量：

基于吞吐量的算法利用网络连接的速度来确定视频资产的适当比特率。如果网络连接速度很快，将为观看者提供更高质量的视频资产。如果网络连接速度较慢，将提供质量较低的视频资产以确保不间断播放。

基于缓冲区：

基于缓冲区的算法利用播放器中的缓冲区级别来确定视频资产的适当比特率。如果缓冲区已满且没有缓冲中断，则可以提供更高质量的视频资产。如果缓冲区不足，可以提供质量较低的视频资产以防止出现缓冲问题。

什么是自适应流媒体协议？ 

自适应流协议是ABR视频流技术的关键组成部分。它能使视频文件得到有效传输。这些协议定义了用于自适应流媒体的结构、格式和通信方法。下面是对4种流行的自适应流媒体协议的解释：

基于HTTP的动态自适应流媒体（DASH）

HTTP动态自适应流（DASH），或MPEG-DASH，是由移动图像专家组（MPEG）标准化的自适应流协议。DASH的工作原理是将媒体内容分成小段，并以不同的比特率和质量水平创建内容的多种表现形式。一个称为 “媒体演示描述”（MPD）的清单文件提供了有关可用表现形式、片段URL和其他元数据的信息。DASH支持各种媒体格式，如视频、音频和字幕，并允许在播放过程中无缝切换各种表现形式。

HTTP 实时流媒体 (HLS)

HTTP Live Streaming (HLS) 是 Apple 开发的自适应流媒体协议。它广泛用于将媒体内容流式传输到支持 HLS 的 iOS 设备、macOS 和 Web 浏览器。HLS 通过分割媒体内容并以不同的比特率创建多个版本或再现来运行。这些再现通常使用 MPEG-2 传输流 ( MPEG-TS ) 格式进行编码。生成清单文件、播放列表或 m3u8 文件，其中包含片段的 URL 和其他元数据。HLS 支持加密并启用自适应比特率切换以提供流畅的播放体验。

微软 Smooth Streaming 处理

Smooth Streaming是 Microsoft 开发的自适应流媒体协议。它主要用于将媒体内容传送到运行 Microsoft Windows 操作系统和兼容 Web 浏览器的设备。Smooth Streaming 利用分片 MP4 (fMP4) 格式将媒体内容分割成小块。然后将这些块编码为不同比特率的多种表示形式。创建一个清单文件，即平滑流式处理清单 (SSM)，以提供有关可用表示及其相应 URL 的信息。Smooth Streaming 支持点播和直播场景，并允许在播放期间在表示之间无缝切换。

通用媒体应用格式 (CMAF)

通用媒体应用格式 (CMAF) 是一种新兴的自适应流媒体标准，旨在统一跨不同自适应流媒体协议（例如DASH 和 HLS）的媒体内容交付。CMAF 利用分片 MP4 (fMP4) 格式将媒体内容分割成小块。它允许以不同的比特率和质量级别创建多个表示。CMAF 旨在提供互操作性并减少对特定格式编码和打包的需求。CMAF 使用通用格式，使提供商能够更有效地向各种设备和平台提供媒体内容。

这些自适应流媒体协议对于在线提供高质量的媒体内容至关重要。它们提供结构、分段和通信机制以实现无缝的自适应比特率流式传输。这可确保为具有不同网络条件和设备功能的用户提供流畅和优化的观看体验。

ABR 流媒体的优势

以下是 ABR 流媒体的一些优势：

• 它通过适应不同的网络条件改善了观众体验。
• 最大限度地减少缓冲并确保流畅播放。
• 根据可用网络带宽优化视频质量。
• 通过实时调整比特率，有效地利用网络资源。
• 降低播放中断和视频停顿的风险。
• 在播放期间提供不同质量级别之间的无缝切换。
• 适应具有不同设备和网络功能的观众。
• 通过为每个观看者提供最佳质量来提高用户满意度。
• 通过自动适应网络波动减少手动质量选择的需要。
• 支持广泛的流媒体场景，包括点播和直播。
• 允许更好地利用有限或波动的网络带宽。
• 通过满足各种网络条件，使流媒体服务能够覆盖更多的受众。
• 它提供了一个面向未来的流媒体解决方案，可以适应不断发展的网络技术和功能。