비디오 통화 중 또는 라이브 방송을 시청하는 동안 불안정함, 버퍼링, 품질 저하 또는 오디오-비디오 비동기화와 같은 답답한 상황을 경험해 본 적이 있습니까? 페이지를 반복해서 새로 고치고 싶거나 애플리케이션에서 나가고 싶어지는 것은 이해할 수 있습니다. 이러한 문제는 실제로 네트워크 지터로 인해 발생할 수 있습니다.
전문 오디오-비디오 개발자로서, 우리는 지터의 원인을 이해하고 해결책을 찾아 사용자에게 고품질 오디오-비디오 통화 서비스 및 라이브 스트리밍 경험을 제공하는 것이 중요합니다.
지터란 무엇인가
먼저 데이터 패킷이 무엇인지 이해해 봅시다. 오디오-비디오 데이터를 캡처한 후 발신자는 이 데이터를 일련의 작은 데이터 패킷으로 인코딩하고 캡슐화하여 네트워크를 통해 수신자에게 전송합니다. 수신자는 데이터 패킷을 수신하면 언패킹 및 디코딩 등의 작업을 수행하고 최종적으로 처리된 오디오 데이터를 플레이어에 전달하여 재생합니다.
실시간 오디오-비디오 전송에서는 네트워크 지연, 패킷 손실, 대역폭 제한 등 여러 요인으로 인해 데이터 패킷이 네트워크를 통해 변동적인 전송 속도를 경험할 수 있습니다. 이로 인해 수신 측에서 패킷의 도착 시간이 불안정해져 지터가 발생하게 됩니다.
지터의 원인
지터는 일반적으로 네트워크 전송 및 재생 과정의 불안정성과 관련이 있습니다. 다음은 지터의 가능한 원인입니다:
- 네트워크 지연: 실시간 오디오-비디오 전송 중 데이터 패킷은 네트워크를 통해 전송되는 동안 다양한 정도의 지연을 겪을 수 있습니다. 이로 인해 패킷의 도착 시간이 불안정해져 지터가 발생하게 됩니다.
- 패킷 손실: 네트워크 환경에서의 패킷 손실은 특정 비디오 프레임이 수신자에게 도달하지 못하게 하여 프레임 스킵이나 정지와 같은 지터 현상을 초래할 수 있습니다.
- 대역폭 제한: 네트워크 대역폭이 고품질 데이터 전송을 지원하기에 충분하지 않을 경우, 데이터 패킷의 전송 속도가 불안정해져 지터가 발생할 수 있습니다.
- 코덱 성능: 코덱의 성능 또한 지터에 영향을 미칠 수 있습니다. 코덱의 처리 속도가 데이터 패킷의 전송 속도를 따라가지 못할 경우, 끊김이나 프레임 스킵 현상이 발생할 수 있습니다.
- 플레이어 문제: 플레이어가 비디오 프레임을 처리하면서 안정적인 재생 속도를 유지하지 못할 경우, 비디오 지터가 발생할 수 있습니다.
지터 측정
네트워크 지터 측정은 주로 패킷 도착 시간의 변동 범위를 계산하는 것입니다. 다음은 지터를 측정하는 데 일반적으로 사용되는 방법입니다:
- 평균 지터: 연속 패킷의 도착 시간 차이를 계산하고 이러한 시간 차이의 평균을 구합니다. 평균 지터는 네트워크 지연의 전반적인 변동을 반영하지만 순간적인 지터 현상을 정확히 설명하지는 않을 수 있습니다.
- 지터 분산: 연속 패킷의 도착 시간 차이를 계산한 후 이 시간 차이의 분산을 계산합니다. 지터 분산은 네트워크 지연 변동의 정도를 반영하며, 값이 높을수록 더 심각한 지터를 나타냅니다.
- 최대 지터: 연속 패킷의 도착 시간 차이를 계산하고 가장 큰 시간 차이를 식별합니다. 최대 지터는 네트워크 지연의 최대 변동을 반영하지만 극단적인 값에 영향을 받을 수 있습니다.
- 백분위 지터: 연속 패킷의 도착 시간 차이를 계산한 후 이 시간 차이의 특정 백분위 값(예: 95번째 백분위)을 계산합니다. 백분위 지터는 극단적인 값의 영향을 줄이면서 네트워크 지연의 변동을 반영합니다.
- 종단 간 지연: 발신자와 수신자 간의 총 지연을 계산합니다. 이 메트릭은 네트워크 지연, 처리 지연 등 다양한 요인을 포함하여 지터가 통신 품질에 미치는 영향을 종합적으로 반영합니다.
실제 응용 프로그램에서는 특정 시나리오와 요구 사항에 따라 지터를 측정하기 위한 적절한 방법을 선택할 수 있습니다. 또한 패킷 손실률, 대역폭 등과 같은 다른 네트워크 메트릭과 결합하여 네트워크 상태 및 통신 품질을 평가할 수 있습니다.
지터 줄이는 방법
오디오 및 비디오의 실시간 및 시간적 특성으로 인해, 지터는 오디오 및 비디오 품질에 상당한 영향을 미칩니다. 지터를 줄이기 위해 다음의 기술적 수단 및 전략을 사용할 수 있습니다:
- 프레임 드롭 전략: 네트워크 조건이 좋지 않을 때 비키 프레임을 선택적으로 삭제하여 품질을 낮추지만 매끄러움을 유지하는 옵션이 될 수 있습니다.
- 프레임 동기화 알고리즘: 알고리즘을 통해 데이터 프레임의 도착 시간을 예측하고 조정하여 재생 중 안정적인 간격을 유지합니다.
- 적응형 비트레이트 조정: 네트워크 조건에 따라 비디오 비트레이트를 동적으로 조정하여 다양한 대역폭 환경에 적응하고 지터 발생 가능성을 줄입니다.
- 지터 버퍼: 수신 측에 지터 버퍼를 설정하여 수신된 데이터 패킷의 순서를 저장하고 조정하여 재생 중 지터를 줄입니다.
- 코덱 성능 최적화: 더 높은 성능의 코덱을 선택하거나 기존 코덱의 성능을 최적화하여 처리 속도를 개선하고 끊김이나 프레임 스킵을 줄입니다.
- 네트워크 최적화: 더 나은 전송 프로토콜 선택 및 네트워크 라우팅 최적화와 같은 네트워크 수준의 조치를 구현하여 네트워크 지연과 패킷 손실을 줄이고 데이터 전송의 안정성을 향상시킵니다.
- 플레이어 버퍼링: 플레이어 쪽에 버퍼를 설정하여 수신된 데이터를 캐시합니다. 이는 재생 시간에 대한 내성을 제공하여 지터를 줄입니다.
- 플레이어 성능 최적화: 플레이어의 내부 처리 흐름을 최적화하여 데이터 프레임을 안정적인 속도로 재생할 수 있도록 하여 지터를 줄입니다.
지터 버퍼
지터 버퍼에 대해 자세히 알아보겠습니다. 지터 버퍼는 실시간 오디오 및 비디오 전송에서 지터를 줄이기 위해 사용되는 기술입니다. 수신 측에 버퍼를 설정하여 수신된 데이터 패킷의 순서를 저장하고 조정하여 재생 중 지터를 줄입니다.
간단히 말해, 지터 버퍼는 네트워크에서 불규칙한 데이터 패킷을 저장한 후 이를 균등하게 디코더에 전달하는 저수지 역할을 합니다.
이 목표를 달성하기 위해 다양한 알고리즘을 사용하여 지터 버퍼의 동작을 제어할 수 있습니다. 다음은 몇 가지 일반적인 지터 버퍼 알고리즘입니다:
- 고정 크기 지터 버퍼: 이는 지터 버퍼의 크기(즉, 저장할 수 있는 데이터 패킷 수)를 고정으로 설정하는 가장 간단한 알고리즘입니다. 이 알고리즘은 구현이 쉽지만 변화하는 네트워크 조건에 잘 적응하지 못할 수 있습니다.
- 적응형 지터 버퍼: 이 알고리즘은 네트워크 조건에 따라 지터 버퍼의 크기를 동적으로 조정합니다. 예를 들어, 네트워크 지연 변동이 크게 감지되면 지터 버퍼 크기를 늘려 패킷 손실 가능성을 줄일 수 있습니다. 반대로, 네트워크 조건이 좋을 때는 지터 버퍼 크기를 줄여 재생 지연을 최소화할 수 있습니다.
- 지연 예측 기반 지터 버퍼: 이 알고리즘은 수신된 패킷의 지연을 예측하여 언제 패킷을 지터 버퍼에서 꺼내 재생할지를 결정합니다.
- 패킷 손실률 기반 지터 버퍼: 이 알고리즘은 수신 측의 패킷 손실률에 따라 지터 버퍼의 크기를 조정합니다. 패킷 손실률이 높을 때는 지터 버퍼 크기를 늘려 패킷 손실 가능성을 줄이고, 패킷 손실률이 낮을 때는 지터 버퍼 크기를 줄여 재생 지연을 낮춥니다.
WebRTC의 지터 버퍼
WebRTC (웹 실시간 통신)은 웹 브라우저와 모바일 애플리케이션을 위한 간단하고 효율적인 실시간 오디오 및 비디오 통신 기능을 제공하기 위한 오픈 소스 프로젝트입니다. JavaScript API 및 관련 네트워크 프로토콜을 통해 WebRTC는 개발자가 플러그인이나 타사 소프트웨어 없이 웹 페이지에서 직접 실시간 오디오 및 비디오 통신을 구현할 수 있게 합니다.
WebRTC에서 지터 버퍼의 구현은 여러 주요 구성 요소에 의존합니다:
- RTP (Real-Time Transport Protocol): WebRTC는 오디오 및 비디오 데이터 전송을 위해 RTP를 사용합니다. RTP 패킷에는 시퀀스 번호 및 타임스탬프와 같은 중요한 정보가 포함되어 있어 지터 버퍼 구현에 필수적이며 패킷의 순서 및 재생 타이밍을 결정하는 데 도움이 됩니다.
- RTCP (Real-Time Control Protocol): WebRTC는 RTCP를 활용하여 패킷 손실률 및 지연과 같은 네트워크 상태에 대한 통계 정보를 수집하고 전송합니다. 이 정보는 지터 버퍼의 동작을 안내하며, 예를 들어 버퍼 크기를 동적으로 조정하는 데 사용될 수 있습니다.
- NACK (Negative Acknowledgement): NACK는 손실된 패킷의 재전송을 요청하는 메커니즘입니다. WebRTC에서 지터 버퍼가 누락된 패킷을 감지하면 NACK 메시지를 보내 발신자에게 해당 패킷의 재전송을 요청할 수 있습니다. 이는 지터를 줄이는 데 도움이 됩니다.
- 미디어 스트림 처리: WebRTC의 미디어 스트림 처리 모듈은 수신된 RTP 패킷을 디코딩, 패킷화 해제 및 재생하는 역할을 합니다. 이 과정에서 지터 버퍼는 시퀀스 번호 및 타임스탬프를 기반으로 패킷을 정렬하고 조정하여 올바른 재생 순서 및 타이밍을 보장합니다.
구체적으로, WebRTC에서 지터 버퍼의 구현은 다음 단계로 나눌 수 있습니다:
- RTP 패킷 수신: RTP 패킷을 수신하면 WebRTC는 이를 지터 버퍼에 저장합니다.
- 패킷 정렬: 패킷을 시퀀스 번호와 타임스탬프를 기준으로 정렬하여 올바른 재생 순서를 보장합니다.
- 버퍼 관리: 지연 및 패킷 손실률과 같은 네트워크 조건에 따라 지터 버퍼의 크기를 동적으로 조정합니다. 이는 RTCP를 통해 수집된 통계 정보를 활용하여 이루어질 수 있습니다.
- 패킷 손실 처리: 누락된 패킷이 감지되면 NACK 메시지를 보내 발신자에게 해당 패킷의 재전송을 요청할 수 있습니다.
- 패킷 검색: 현재 재생 시간과 타임스탬프를 기준으로 지터 버퍼에서 패킷을 검색하여 디코딩 및 재생합니다.
- 동기화 처리: 오디오-비디오 동기화가 필요한 경우, 지터 버퍼의 동작을 오디오와 비디오 간의 지연 차이에 따라 조정하여 동기화 복구를 시도할 수 있습니다.
위의 단계를 통해 WebRTC는 효과적으로 지터 현상을 줄이고 실시간 오디오 및 비디오 통신의 품질을 개선하는 강력한 지터 버퍼를 구현합니다.
마지막으로, NetEQ에 대해 간단히 소개하겠습니다. NetEQ는 WebRTC의 핵심 기술 중 하나로, 네트워크 평형기(Network Equalizer)를 의미합니다. NetEQ는 기본적으로 오디오 지터 버퍼로 기능하며, 적응형 지터 버퍼링 알고리즘을 활용합니다. 버퍼링 지연은 네트워크 조건에 따라 지속적으로 최적화됩니다. 그 주요 목표는 네트워크에서 들어오는 오디오 패킷의 매끄러운 재생을 보장하면서 가능한 한 낮은 지연을 유지하는 것입니다. 또한, NetEQ는 패킷 손실 은폐 알고리즘을 통합하고 디코더와 원활하게 통합되어 높은 패킷 손실 환경에서도 좋은 음성 품질을 보장합니다.
Tencent RTC 사용하기
Tencent Real-Time Communication (TRTC) 는 Tencent Cloud에서 제공하는 실시간 오디오 및 비디오 통신 및 인터랙티브 라이브 스트리밍을 위한 클라우드 컴퓨팅 서비스입니다. TRTC는 비디오 회의, 온라인 교육, 인터랙티브 라이브 스트리밍 등 다양한 실시간 오디오 및 비디오 애플리케이션을 구축하는 데 사용할 수 있는 강력한 API 및 SDK 세트를 제공합니다.
실시간 오디오 및 비디오 분야의 지터 문제와 관련하여 Tencent RTC는 다음과 같은 장점을 제공합니다:
- 동적 비트레이트 조정: Tencent RTC는 네트워크 조건 및 장치 성능에 따라 오디오 및 비디오의 비트레이트를 동적으로 조정하여 다양한 네트워크 환경에 적응하고 지터 발생 가능성을 줄입니다.
- 효율적인 지터 버퍼: Tencent RTC는 네트워크 조건에 따라 버퍼 크기 및 패킷 검색 전략을 동적으로 조정하는 효율적인 오디오 및 비디오 지터 버퍼를 구현하여 지터 현상을 줄입니다.
- 최적화된 오디오 및 비디오 코덱: Tencent RTC는 인코딩 및 디코딩 성능을 향상시키도록 최적화된 여러 오디오 및 비디오 코덱을 지원하여 정지 또는 프레임 스킵 문제를 줄입니다.
- 네트워크 최적화: Tencent Cloud의 광범위한 네트워크 리소스와 지능형 경로 선택 및 서비스 품질(QoS)과 같은 최적화 기술을 활용하여 네트워크 지연 및 패킷 손실률을 줄이고 오디오 및 비디오 전송의 안정성을 개선합니다.
결론
개발자는 Tencent RTC를 사용하여 지터를 쉽게 최소화하고 어려운 네트워크 환경에서도 뛰어난 오디오-비디오 경험을 달성할 수 있습니다. 무료로 가입하고 자신만의 오디오-비디오 애플리케이션을 빠르게 만들어 보세요.
질문이 있거나 도움이 필요하시면 저희 지원 팀이 항상 준비되어 있습니다. 언제든지 문의하십시오 또는 저희와 함께 Discord에 참여하세요.