低延时直播的延迟极限：我们到底能把延迟压到多低？

前几天有个朋友问我，说他公司想做直播带货，问我延迟能不能做到零点几秒那种。我想了想，这问题看似简单，其实背后涉及到一整套技术链条。咱们今天就来聊聊，低延时直播这个事儿，理论上和实际应用中，延迟到底能低到什么程度。

先说个题外话。我在行业里这些年，见过太多人一上来就问”你们能给我做到100毫秒吗”，但其实很多人根本不明白这个数字意味着什么。所以咱们先从最基础的说起，把这个概念掰开了揉碎了讲清楚。

延迟到底是什么？说人话就是”你看见的比你发生的慢了多少”

用最简单的话来解释，延迟就是你从一件事情发生，到你在屏幕上看见它之间的时间差。比如你和朋友视频通话，你这边说话，对方要过一会儿才能听见和看见，这个”一会儿”就是延迟。

举个例子吧。假设你现在在北京对着镜头说话，而有个观众在杭州看你的直播。理论上来说，你说话的声音和画面要经过采集、编码、网络传输、解码、渲染等一系列步骤，最后才能呈现在观众手机上。这个链条里的每一个环节都会”吃掉”一点时间，加起来就是咱们说的总延迟。

打個比方的话，就像寄快递。从你把包裹交给快递员，到收件人拿到包裹，中间要经过揽收、中转、运输、派送等多个环节。每个环节都要花时间，总时间就是所有环节时间的总和。延迟也是一样的道理，只不过整个过程是在毫秒级别完成的。

延迟的构成：我们到底在等什么？

说到延迟的具体构成，我给大家拆解一下，这样你就能理解为什么降低延迟是一件这么困难的事情。

这个表格里的数字看着不大，但加起来就很可观了。而且这还是理想情况下的估算，实际应用中网络波动、硬件性能等因素都会让这些数字变得更”难看”。

物理定律说：延迟不可能为零，但我们可以无限接近

这个问题要分两个层面来看：理论极限和实际可达成的目标。咱们先说理论极限，这个比较”残酷”，因为它受到物理定律的限制。

首先，光速是上限。数据从北京传到杭州，哪怕走的是最优化的光纤线路，物理上也需要时间。根据测算，1000公里的光纤传输，理论上最快也需要大约5毫秒的传播时间。这是什么概念？就是光在真空中跑1000公里只需要3.3毫秒左右，而在光纤里会稍微慢一点，但也差不太多。

这意味着什么呢？只要你的主播和观众在地理位置上存在距离，延迟就必然有一个下限。这个下限可能是几毫秒，也可能是几十毫秒，具体取决于两者之间的物理距离。

然后还有处理延迟的问题。刚才说的采集、编码、解码、渲染这些环节，每一个都需要处理器来干活儿。即便是最先进的芯片，处理一帧视频也需要时间。你不可能让这些步骤在零时间内完成，它就是需要算，需要处理，这是物理限制。

那理论上的最低延迟能到多少呢？如果我们把所有环节都优化到极致，假设主播和观众就在同一个城市甚至同一个局域网内，加上最顶尖的硬件和算法，理论上可以做到10毫秒以下。但这个数字在现实场景中几乎不可能达到，因为网络波动、操作系统调度、各种后台进程等因素都会引入额外的延迟。

实际应用中：我们能做到什么水平？

好了，说完理论咱们回到现实。实际应用中，声网这样的专业服务商能做到什么程度呢？

首先要明确一个概念：不同的技术方案对应不同的延迟水平。目前行业里大致分为三个档次。

• 传统直播方案：延迟通常在2到10秒之间。这种方案用的是HTTP-FLV或者HLS这类协议，它们为了追求稳定性和兼容性，设计上就牺牲了延迟。
• 低延时直播方案：延迟可以控制在500毫秒到2秒之间。目前主流的专业直播平台基本都能做到这个水平。
• 实时互动方案：延迟可以做到100毫秒以下，有些场景下甚至能接近60毫秒。这种方案通常用于视频会议、在线教育、游戏连麦等需要强互动的场景。

这里我要特别说明一下，100毫秒这个数字看起来不大，但实际体验已经相当不错了。人的肉眼对于100毫秒以内的延迟基本感知不到，对话的时候不会觉得有明显的卡顿和延时感。这也是为什么视频会议用起来还比较顺畅的原因。

那有没有可能做到更低？坦白说，有难度，但不是不可能。声网在和一些客户的合作中，通过优化传输协议、部署边缘节点、使用更高效的编码算法等手段，在特定场景下已经能挑战更低的延迟极限。但这个需要看具体的网络环境、设备性能和应用场景，不是说随便哪个场景都能做到的。

影响延迟的关键变量：为什么同样的方案效果可能天差地别？

这是一个很有意思的问题。很多客户会问，为什么我用了你们的技术，有时候延迟很低，有时候又变高了？其实原因有很多，我给大家列举几个最常见的。

网络质量是最大的变量。中国的网络环境比较复杂，不同运营商、不同地区之间的网络质量差异很大。如果主播用的移动网络，观众用的联通网络，中间的网络互通质量可能就不太稳定。有时候网络会发生拥塞，数据包排队等待，延迟自然就上去了。反过来如果网络状况良好，延迟就能维持在较低水平。

传输协议的选择至关重要。传统直播用的RTMP协议，延迟本身就比较高。而像webrtc或者基于UDP的自研协议，可以在延迟上有更好的表现。但协议的选择不是随意的，要考虑兼容性、稳定性、开发成本等因素。

端侧设备的性能也不能忽视。有些用户的手机用了好几年了，处理器性能不太行，编码和解码的速度就会变慢，延迟自然就上去了。特别是解码环节，如果芯片不支持硬件解码，用软件解码的话耗时会更长。

所以说，延迟是一个系统工程，不是某一个环节做好了就能搞定一切的。需要从采集、编码、传输、解码、渲染每一个环节都进行优化，才能得到一个比较理想的结果。

不同场景对延迟的要求，差别有多大？

这个问题很多人会忽略，但其实非常重要。不同应用场景对延迟的敏感程度完全不同，有些场景差几百毫秒问题不大，有些场景差几十毫秒可能就出大事了。

咱们先说直播带货这个场景。现在的直播带货延迟通常在1到3秒之间，说实话这个延迟对于带货来说影响不大。因为观众主要是在看主播介绍商品，然后下单购买，这个流程本身就需要时间，几秒钟的延迟完全可以接受。甚至有些观众根本意识不到有延迟。

但如果是互动性强的场景呢？比如游戏直播，观众要和主播连麦PK，这种情况下延迟必须控制在200毫秒以内，否则对话就会变得很别扭，你说一句我答一句，中间要等半天，体验特别差。再比如在线教育，老师提问学生，学生要立刻回答，如果延迟太高，课堂节奏就会乱套。

还有一类场景对延迟要求极其苛刻，就是远程控制或者说实时指导。比如医疗领域的远程手术指导，工程领域的远程设备操控，这种场景下延迟必须控制在50毫秒甚至更低，因为操作和反馈之间的时间差直接关系到安全。

从这个表格能看出，不同场景的需求差异非常大。所以当有人问我”延迟最低能到多少”的时候，我通常会先反问一句：你打算用在什么场景下？脱离场景谈延迟是没有意义的。

未来展望：延迟还能继续降低吗？

这个问题问得好。技术是在不断进步的，延迟的极限也在不断被刷新。

5G网络的普及会是一个重要的推动因素。相比4G，5G网络的延迟本身就更低，理论上可以做到1毫秒的端到端延迟。虽然实际应用中因为各种因素达不到这个理论值，但相比4G来说提升是很明显的。特别是对于移动场景下的直播，5G会带来明显的体验改善。

边缘计算的兴起也值得关注。传统的数据传输需要跑到千里之外的云服务器去处理，而边缘计算是把计算能力部署到离用户更近的地方。数据不用跑那么远，传输延迟自然就下来了。未来随着边缘节点越铺越密，延迟还会有进一步的优化空间。

协议的演进也在持续进行。比如QUIC协议已经展现出了不错的低延迟特性，未来可能会在直播领域得到更广泛的应用。还有一些新的编码标准，比如AV1，也在兼顾压缩效率和编解码速度方面取得了进步。

不过我要给大家泼一点冷水。延迟降低到某个程度之后，再往下降低的难度会呈指数级上升，而且边际效益会越来越小。就好像跑步一样，从5分钟跑完一公里进步到4分钟，相对容易；但从2分钟进步到1分50秒，就困难得多了。

对于大多数应用场景来说，其实没有必要一味追求更低的延迟。在保证体验的前提下，找到延迟、成本、稳定性之间的平衡点，才是更明智的选择。

写在最后

聊了这么多，相信大家对低延时直播的延迟问题应该有了比较清晰的认识。总的来说，理论上的最低延迟受限于光速和物理处理时间，实际应用中通过优化各个技术环节，100毫秒左右的延迟对于大多数场景来说已经非常不错了。声网在实时互动领域深耕多年，在低延迟传输方面积累了很多经验和技术方案，有这方面需求的朋友可以具体聊聊应用场景，看看怎么在满足业务需求的前提下做到最优的延迟表现。

技术问题很多时候没有标准答案，关键是要根据自己的实际情况来找到最合适的解决方案。希望这篇文章能给你一些参考。如果还有什么疑问，咱们可以继续交流。