史中：法国队夺冠！央视转播背后的骚操作

　　2018 世界杯，法国队第二次夺冠了。(我从没见过法国队夺冠，上次法国队夺冠的时候，你中哥还没出生呢。)

　　我和几位朋友，是在不同地方看的法国和克罗地亚这场决赛：

　　一位壕，直接带着几个妹子飞到了莫斯科，坐镇中央看台 VIP 中 P 欣赏比赛。

　　另一位壕，带着妹子包了一个酒吧，在100寸4K大电视面前给法国加油。

　　你中哥，趴在小屋的床上，一只手举着手机，另一只手捏着半罐啤酒。

　　怎么说呢，我得承认这三种看球方式的感受不太一样。

　　别幸灾乐祸。根据中哥对大浅友们的了解，你等技术宅大概率也是独自一人在床上拿手机看的比赛。

　　拿手机看的人只分成三种：

　　1、用央视 App 看;

　　2、用优酷看;

　　3、用咪咕视频看。

　　因为据我所知，央视把版权买来之后，只分销给了优酷和咪咕。

　　作为一个严谨的人，世界杯一开赛，我就下载了三家的 App 作对比。最终我选择了央视主推的“CCTV5” App。(据说这个 App 从开赛前的路人甲，到后来直线蹿升到各大应用商场的前几位。)

　　经过体验，最终选择它的理由有三个：

　　1、“CCTV5” 会比其他 App 快几十秒，这样就不至于隔壁看球的都开始欢呼了，我这边半天才看到这个进球。

　　2、虽然三个 App 都不卡顿，但是“CCTV5” 清晰度莫名感觉更好一点。

　　3、细节做得好。比如看球过程中需要回个微信，再切换回来之后，一秒不到，视频就出现了。

　　讲真，作为一个技术流的中哥，这次世界杯，我对央视的技术能力刮宫相看。

　　就在决赛前两天，我和腾讯云的盆友聊天，说到世界杯，他轻描淡写地说：“这次央视 App 的网络视频转播，用的是我们的人工智能技术啊~”

　　我大吃一惊：“纳尼?用的是你们的技术?还是人工智能?你们怎么证明，有发票吗?你能把这里面用到的技术，说上三样五样来，我就相信是你们给央视提供的技术。”

　　于是，我就被“押送”到李海琦和卢林两位大牛面前，被强势科普了一波腾讯云帮央视转播世界杯的“黑科技”。(李海琦是腾讯云高级产品经理，卢林是腾讯云技术专家)

　　下面中哥就给你们唠唠。

　　一、“无码”的世界杯

　　每次看完一场比赛，我满脑子都是：旅游之前，为什么要上 Boss 直聘?

　　之所以广告要这么玩命轰炸，不就是因为看球的人多么。卢林给我一个数据：在有精彩比赛的晚上，世界杯的流量会占到全国流量的 20-30%。

　　这里涉及到一个知识点：无论是视频 App 还是球迷，都希望看球的时候尽量“少占带宽”。

　　有两个原因：

　　1、对于 视频 App 来说，是很心疼的。

　　你想想，一边球是免费给大家看的，但另一边把视频推给球迷的流量费用要交给网络运营商的，一分钱也不能少掏。 这种推流的费用单价不高，但总量大啊。打个比方，就像全国球迷分别打开水龙头放90分钟水，每个人平均费用不多，总水费加起来肯定是个天文数字。

　　2、对于球迷来说，是很蛋疼的。

　　至于看球的人，反正自己都是包月的带宽，不会因为看球额外花钱。但是，如果视频占用带宽太大，就会慢的一比，卡得蛋疼。想想看，苦苦坚持 89 分钟，就在最后一分钟卡了，结果错过绝杀进球，你是不是想掰手机?

　　所以，腾讯云就是央视请来的逗比，要帮央视的世界杯视频流“省带宽”。央视的要求有两个：

　　1、降低码率(降低单位时间内传输的数据，从而省带宽);

　　2、别降清晰度。

　　我给你翻译一下，这两句的意思是：“既要马儿快点跑，还要马儿不吃草。”不，这么说不太准确，更准确的说法是：马儿跑得速度可以不变，但是要少吃草。这简直是周扒皮啊有木有。

　　腾讯云接受了这个任务，赶紧回家翻箱倒柜，看看有神马黑科技可以帮助央视老哥。

　　结果还果真让他们找到了。

　　二、“骚操作”来了

　　说到这，中哥先扯两句历史。

　　早年间，阿里通过收购优酷、百度通过收购爱奇艺拿下视频市场，但腾讯是生了一个不怕任何亲子鉴定的亲儿子：腾讯视频。最近的《创造101》有多火，你是亲眼见过的。

　　我的意思是，从比较早的时候开始，腾讯在视频这一行就有积累和口碑，所以，在后来的腾讯云上才有了如此多的视频客户。

　　腾讯云上各类有视频业务的客户，当然也面临带宽太贵想省流量的问题。所以从几年前，腾讯工程师们就憋着各种心思想做编码优化。但受限于技术发展，前几年整个行业都主要是通过一些死板的算法来实现。这就有很大的问题：

　　如果原画面镜头固定，色彩丰富，那么岁月静好，但如果画面一抖动，这种算法马上就蒙圈。要么就模糊、要么就出现锯齿，要么就有失真噪点。

　　一遇到特殊情况，就各种乱套

　　死板的算法虽然不够好，但确实能省一笔带宽费啊。于是各路视频企业，也都在“凑合着用”。

　　不过，随着最近人工智能的发展，腾讯云发现了一片新大陆。这次给央视用到的，就是最新研发的“压箱底”黑科技。这种技术被他们称为“极速高清技术”。

　　乍一听起来，这个“极速高清技术”有一种浓浓的街边贴膜既视感，不过当我听完李海琦的介绍以后，不禁露出了赞许的围笑。这居然是一个超叼的“人工智能系统”，它的关键技术都是由背后的“大脑”来支持的。

　　“极速高清技术”这种骚操作的具体原理是什么呢?简单来说分三步：

　　第一步、你要先知道自己转播的是个啥场景。

　　你可能会说，转播的是个啥场景，这还用说吗?足球啊!

　　我指的不是这个场景，而是在一场足球比赛里，现在的镜头具体是远景、中景还是近景;画面里展示的是赛场还是观众还是场外教练;画面的内容是球员跑动还是头球争顶还是起脚射门。

　　这样分下来，光是场景就恨不得有几十种。这样的场景分类工作无聊又机械，不过它却是人工智能的强项。只要给 AI 看几百场球赛，它分分钟就能掌握这种操作。

　　第二步、针对这个场景做优化处理。

　　判断出当前镜头属于哪一类之后，接下来就是对这个镜头进行精确地优化。高能预警，接下来就要说到这里面的黑科技了。

　　举两个例子：

　　1)先给你说个“残差补偿”

　　视频是由一帧一帧的静态图片组成的。在同一个镜头里，上一帧的图像和下一帧图像也许有90%的地方都是相同的。

　　随便翻出一部教学电影，浅友们找找不同~

　　足球赛也是一样，如果是一个全景镜头，每一帧之间，也许只有球员移动了位置，而草坪的位置肯定不会变化。

　　这个变化了的地方就叫“残差”，而一段镜头里，最有信息量的就是“残差”部分。如果只统计“残差”部分的数据，并不会占很大的存储空间。就像你看球时吃的小龙虾，看起来很大，但大多东西都是没用的，关键部位只有虾尾那三分之一处。。。

　　这种情况就给视频编码提供了压缩的空间：

　　首先，人工智能像玩“大家来找茬”的游戏似的，找出两帧之间的不同之处。

　　然后，在每一帧的编码里，只需要标记出和上一帧的“残差”就 OK 啦。

　　2)再给你讲个“区域画质增强”

　　由于视频传输，一定会经过压缩。只要有“压缩”这两个字，就一定有画面损失。

　　损失不要紧，我们有办法补救啊。

　　如果是一个全景镜头里，球迷最关心的肯定是跑动的球员。所以，系统只要对这些球员的位置进行特殊的“锐化”“色阶补偿”，就会大大提升观众的观感。这大概就像把球员单独拎出来，给他们每个人都做一下“美图秀秀”，至于背景嘛，就不用特别在意了。

　　如果是一个射门的中景镜头，那么观众可能不仅会注意球员的动作，还会注意球飞行的弧线，会注意球门的位置。那么，在这种镜头里，就要对所有观众关心的东西都做加强。

　　当然，在各种优化的方式里，还有去块、降帧、反交错、视频降噪等等技术，限于篇幅我就不展开说了。

　　第三步、整装粗发

　　经过刚刚那些优化处理，不同场景的画面，已经被用不同的编码参数进行了编码，他们就像不同颜色、不同款式、不同大小的服装，被统一打包装进了集装箱，然后从 CCAV 的港口出发，漂洋过海向用户的手机开进。

　　为了解释清楚这些技术，我刚才细致地写了一千多字，但是在现实中时间可不等人：从人工智能判断这个镜头是什么类型，到用不同的套路为它做好优化，到分别编码统一整装待发，整个过程不超过 0.1 秒。

　　从用户的角度看，整个球赛比原始信号推迟了 0.1秒，是几乎感受不到的。

　　技术宅卢林打了一个有趣的比喻：

　　这种技术就像是老师帮学生批改作文，学生每写一句，你当时就要做出批改。如果等到他全写完了再批改，比赛就结束了，黄花菜就凉凉了。这就要求你这个系统有对未来的预测能力，学生作文刚写了开头，你就能知道它未来的脉络。这种预测能力，就是靠人工智能算法实现的。

　　这位就是技术宅，卢林

　　这是李海琦

　　三、看看“疗效”

　　吹了这么多屌炸天的牛，实际疗效怎么样呢?

　　李海琦给我看了两段对比视频，我截图给你体会一下：

　　不知道你是不是能看出来，左边是经过处理的，右边是没有经过处理的。目测稍微有些区别。

　　我相信一定有人会说，我就觉得右边的画质更好，你咬我啊。

　　没错，这是因为，对一个视频的观感，人们是见仁见智的。难道央视自己说好，就是真的好吗?有没有一个公正的裁判呢?

　　说到这里我得给你介绍一位新朋友： VMAF。

　　VMAF 是一个用来判断视频质量的神器。它是美国视频公司 Netflix 开发出来的一个工具，基本的原理是：它用很多视频专家的经验训练出了一套系统，你只要把视频导入进去，系统就能自动为它的观感来个“权威打分”。

　　李海琦说，在1080P 和 3M 带宽的情况下，经过“极速高清技术”处理的视频，VMAF值可以从80多分到达90多分，提高 10分(满分100)。

　　如果视频 App 说，这多出来的10分我不要了，你给我省点带宽吧。(央视就是这么跟腾讯云说的)那么就可以通过“极速高清系统”在保证视频观感不变的情况下降低码率。降低多少呢?根据李海琦的说法，大概可以降低30%。这就意味着，视频 App 可以比处理之前节省30%的带宽费用。

　　视频处理前，大概是10Mbps。

　　视频处理后，大概是6Mbps。

　　当然，对于美食主播、颜值主播等等相对没那么闹腾的视频，可以节省最多 70% 的带宽。

　　李海琦给了我这张图片，是两种视频技术在转播同一场足球赛时进行对比的数据。

　　红色的是央视和腾讯云技术的码率，比绿色的要小一些。

　　这个数据可以从两个角度看：

　　1)作为用户，如果你的网速很慢，那么央视的 App 比其他 App 卡顿的几率更低。

　　2)作为播出平台，央视通过网络直播付出的带宽费，平均到每个球迷身上，应该更便宜。

　　四、他们为之付出的努力

　　没想到看个球，背后有这么多麻烦事儿。

　　其实刚才我只给你讲了这套技术的原理，技术之外还有挺多有趣的八卦。

　　大概在世界杯以前一个月，央视经过竞标，决定了要采用腾讯云的直播技术。但是，有个小要求：“你们的机房有点远，我们喜欢眼见为实，你懂的。。。”

　　于是，一个搭载了“极速高清”系统的服务器就直接被搬进了央视大楼。

　　卢林亲手把设备安装调试完毕，然后拍拍手说：撒由那拉。央视的老师一把拽住他，亲切地说：别走，一起看球。如果系统出了问题，我们就把你炖了。

　　于是，整整一个月，卢林晚上都瑟瑟发抖地在央视大楼和技术老师一起看球。

　　话说，这套系统在搬进央视以前，已经经受了一些考验：

　　2018年4月，腾讯云用这套系统帮助龙珠直播优化了中超的比赛转播，这是系统第一次在实战环境中工作，效果还不错。

　　于是4月底，腾讯云又接了个大活儿，转播英超。结果系统上线以后，发现之前训练出来的人工智能技术没有那么好用了，攻城狮们研究了好久才发现，原来是英超比赛的节奏比中超快多了。在人工智眼里，这几乎就是两种东西。。。还好经过调整，很快“极速高清系统”就适应了英超的快节奏。

　　有了这么多经验垫底，转播世界杯应该是成竹在胸了。

　　然而，天有不测风云。

　　四分之一决赛，乌拉圭对法国那场比赛，正踢得好好的，突然腾讯云支持的网络转播画面黑屏、绿屏。。。

　　卢林冷汗直流，眼看央视的技术老师就要生火架锅了。他突然发现，不仅央视自己的信号花了，其他 App 的信号也花了。这才恍然大悟，原来是传来的卫星信号本身出了问题。这只是虚惊一场。

　　现在，世界杯结束了。目测卢林仍然生龙活虎。

　　他们干得不错。

　　李海琦说，这套直播的模型是通用的，并不是单独为世界杯准备的。

　　最开始它是用来满足游戏直播的，后来被扩展到了足球转播上。目测龙珠直播的负责人也会把这套系统推广到母公司 PPTV 上。我们也会把这种技术推广到更多的直播场景，也许包括 F1，包括 NBA。

　　也许以后，你看到的更多比赛，都是“极速高清技术”支持的。

　　过去的一个月，每次我夜里两点端着手机，都感觉有点孤独。现在回想起来，在网络那头都有卢林这帮兄弟陪着我，我并不是一个人在看球。想到这些，我也没有那么羡慕土豪朋友了。