视频直播的技术原理和实现思路方案整理

包括原理篇/思路篇/实践篇/方案篇/前端篇/总结

原理篇

  • 何李石:七牛直播云服务技术详解

    直播模型及其实现

    一个通用的直播模型一般包括三个模块:主播方、服务器端和播放端。

    首先是主播方,它是产生视频流的源头,由一系列流程组成:第一,通过一定的设备来采集数据;第二,将采集的这些视频进行一系列的处理,比如水印、美颜和特效滤镜等处理;第三,将处理后的结果视频编码压缩成可观看可传输的视频流;第四,分发推流,即将压缩后的视频流通过网络通道传输出去。

    其次是播放端,播放端功能有两个层面,第一个层面是关键性的需求;另一层面是业务层面的。先看第一个层面,它涉及到一些非常关键的指标,比如秒开,在很多场景当中都有这样的要求,然后是对于一些重要内容的版权保护。为了达到更好的效果,我们还需要配合服务端做智能解析,这在某些场景下也是关键性需求。再来看第二个层面也即业务层面的功能,对于一个社交直播产品来说,在播放端,观众希望能够实时的看到主播端推过来的视频流,并且和主播以及其他观众产生一定的互动,因此它可能包含一些像点赞、聊天和弹幕这样的功能,以及礼物这样更高级的道具。

    直播服务器端提供的最核心功能是收集主播端的视频推流,并将其放大后推送给所有观众端。除了这个核心功能,还有很多运营级别的诉求,比如鉴权认证,视频连线和实时转码,自动鉴黄,多屏合一,以及云端录制存储等功能。另外,对于一个主播端推出的视频流,中间需要经过一些环节才能到达播放端,因此对中间环节的质量进行监控,以及根据这些监控来进行智能调度,也是非常重要的诉求。

    实际上无论是主播端还是播放端,他们的诉求都不会仅仅是拍摄视频和播放视频这么简单。在这个核心诉求被满足之后,还有很多关键诉求需要被满足。比如,对于一个消费级的直播产品来说,除了这三大模块之外,还需要实现一个业务服务端来进行推流和播放控制,以及所有用户状态的维持。如此,就构成了一个消费级可用的直播产品。

思路篇

  • 从0到1打造直播 App

    大体框架

    录制->编码->网络传输->解码->播放

    以上为直播的整体流程,根据该流程分为以下技术点:

    • 怎样录制直播视频(流媒体源/编码/封装)
    • 怎样实时上传直播视频(视频推流: 如何推/往哪里推/推流服务器)
    • 怎样播放直播视频(如何看: HLS/rtmp/flv)
    • 直播间的用户是如何交互(送礼物/聊天室/弹幕)
  • 如何搭建一个完整的视频直播系统?

    正如 @姚冬 所说,一个完整的直播系统大致包含这几个环节:采集、前处理、编码、传输、解码和渲染。在两端传输的过程中再加上一个服务端处理。大致的模型如下:

    通用直播模型

  • 直播系统解决方案-搭建你自己的直播平台

实践篇

  • 如何快速的开发一个完整的iOS直播app 原理篇/播放篇/采集篇/美颜篇

    直播难:个人认为要想把直播从零开始做出来,绝对是牛逼中的牛逼,大牛中的大牛,因为直播中运用到的技术难点非常之多,视频/音频处理,图形处理,视频/音频压缩,CDN分发,即时通讯等技术,每一个技术都够你学几年的。

    直播易:已经有各个领域的大牛,封装好了许多牛逼的框架,我们只需要用别人写好的框架,就能快速的搭建一个直播app,也就是传说中的站在大牛肩膀上编程。

    • 一个完整直播app功能
      • 聊天/礼物/直播列表/自己直播/房间逻辑/用户逻辑/观看直播/统计/超管
    • 一个完整直播app原理
      • 直播原理:把主播录制的视频,推送到服务器,在由服务器分发给观众观看。
      • 直播环节:推流端(采集、美颜处理、编码、推流)、服务端处理(转码、录制、截图、鉴黄)、播放器(拉流、解码、渲染)、互动系统(聊天室、礼物系统、赞)
    • 一个完整直播app实现流程
      • 采集/滤镜处理/编码/推流/CDN分发/拉流/解码/播放/聊天互动
    • 一个完整直播app架构
      • 直播架构
    • 一个完整直播app技术点
      • 直播app技术点
    • 如何快速的开发一个完整的iOS直播app
      • 利用第三方直播SDK快速的开发
    • 直播功能:自研还是使用第三方直播SDK开发?
      • 第三方SDK开发: 对于一个初创团队来讲,自研直播不管在技术门槛、CDN、带宽上都是有很大的门槛的,而且需要耗费大量的时间才能做出成品,不利于拉投资。
      • 自研:公司直播平台大,从长远看,自研可以节省成本,技术成面比直接用SDK可控多了。
    • 第三方SDK好处
      • 降低成本/提升效率/降低风险/专业的事,找专业的人来做
  • 做一款仿映客的直播App?看我就够了

    • 技术实现层面
      • 技术相对都比较成熟,设备也都支持硬编码
      • github上有现成的开源实现,推流、美颜、水印、弹幕、点赞动画、滤镜、播放都有。技术其实不是很难,而且现在很多云厂商都提供SDK,七牛云、金山云、乐视云、腾讯云、百度云、斗鱼直播伴侣推流端,功能几乎都是一样的,没啥亮点,不同的是整个直播平台服务差异和接入的简易性。后端现在 RTMP/HTTP-FLV 清一色,App挂个源站直接接入云厂商或CDN就OK。
    • 运营成本和客户体验
      • 根据网上的数据,斗鱼 TV 为 3 亿人民币,战旗 TV 为 1.5 亿人民币,龙珠为 1.2 亿人民币,虎牙为 3000 万 + 人民币。
    • 项目搭建
  • iOS视频直播初窥:高仿<喵播APP>

    • 技术坑 : 降噪, 音频解码器, 蓝牙适配, 回声消除, 信令控制, 登录, 鉴权, 权限管理, 状态管理, 应用消息, 消息推送, 礼物系统, 即时聊天, 支付系统, 统计系统, 数据库, 缓存, 分布式文件存储, 消息队列, 运维系统等等大小不一的坑等你来填!!!
    • 资金坑 : 以带宽为例, 2万人同时在线, 手机码率在600KB, 每个月的带宽费用至少在30万左右. 根据欢聚时代(YY)15年四季度财务报, 他们的带宽成本为人民币1.611亿元, 折合每月5000万+. 人力成本+渠道支出和其他支出就不详谈了.
    • 社会坑: 还得每时每刻与各种黑暗势力斗争, 包括色情, 广告, 刷小号, 刷充值, 告侵权, DDos...(我反编译喵播的官方APP, 他们的项目名就叫Shehui, O(∩_∩)O哈哈~)
  • LaiFeng-Android/SopCastComponent

    来疯直播安卓控件,支持flv,支持rtmp,支持添加视频特效等等

    整个项目完成了采集、 视音频处理、编码、数据发送前处理、数据发送的功能。整个项目支持flv封包,rtmp上传

  • LaiFengiOS/LFLiveKit

    LaiFeng IOS Live Kit,H264 and AAC Hard coding,support GPUImage Beauty, rtmp transmission,weak network lost frame,Dynamic switching rate

方案篇

各种云厂商提供的直播云解决方案

前端篇

H5视频直播扫盲 | AlloyTeam

对于视频播放,可以使用 HLS(HTTP Live Streaming)协议播放直播流, ios 和 android 都天然支持这种协议,配置简单,直接使用 video 标签即可。

到底什么是HLS协议?

简单讲就是把整个流分成一个个小的,基于HTTP的文件来下载,每次只下载一些,前面提到了用于H5播放直播视频时引入的一个.m3u8(extended M3U playlist)的文件,这个文件就是基于HLS协议,存放视频流元数据的文件。

HLS请求流程

  • H5直播起航 | Aotu.io「凹凸实验室」

    WEB 上主流的视频直播方案有 HLS 和 RTMP,移动 WEB 端目前以 HLS 为主(HLS存在延迟性问题,也可以借助 video.js 采用RTMP),PC端则以 RTMP 为主实时性较好

    移动端 iOS 和 Android 都天然支持HLS协议,做好视频采集端、视频流推流服务之后,便可以直接在H5页面配置 video 标签播放直播视频, HLS 在 PC 端仅支持safari浏览器,类似chrome浏览器使用HTML5 video标签无法播放 m3u8 格式,可直接采用网上一些比较成熟的方案

  • videojs-contrib-hls

    HTTP Live Streaming (HLS) has become a de-facto standard for streaming video on mobile devices thanks to its native support on iOS and Android. Unfortunately, all the major desktop browsers except for Safari are missing HLS support.

  • Web 前端如何播放 HLS(.m3u8) 视频

    • 移动端可直接通过 <video> 标签来播放 .m3u8 格式的视频: mobile-hls-video.html
    • PC端需要通过其他手段(例如 videojs-contrib-hls)来解码 .m3u8 格式的视频, 才能够通过 <video> 标签或者 flash 来播放: pc-hls-video.html

更多参考

总结

  • 如果想最快的实现直播功能, 最好选用直播云, 因为其提供了完善的 SDK, 从推流到流服务器再到最终的播放器, 一条龙服务下来.
  • 如果想自己搭建整个一套, 技术选型可以参考
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