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音视频流媒体直播工作原理,直播CDN、推流拉流、流媒体服务

off999 2025-02-13 13:54 19 浏览 0 评论

本期我们讨论直播技术。

我们将会介绍,直播工作原理,流媒体服务的作用,推流/拉流、直播CDN等等。

这里需要特别说明的是,直播指的是:1对多的直播,平常直播平台的那种,至于视频会议是另外一种场景。

我们按这样的顺序讨论 :

1、 直播工作原理

2、 直播源数据获取

3、 直播转码

4、 直播流输出及直播CDN

直播的工作原理

大体上,直播的工作原理与视频文件的转码工作原理是一样的

音视频流媒体学习视频→「链接」

在往期视频转码工作原理中介绍过完整的视频转码工作原理是,解封装->解码->处理->编码->封装这一流式过程。

直播与视频文件转码的最大区别是封装格式上,直播需要在直播源接收以及直播输出这一头一尾做特殊处理。

一般情况下,直播需要从网络接收直播源的视频数据,也需要把处理后的视频数据输出到网络上。

所以在直播系统中,除了视频转码程序以外,还需要两个流媒体服务。

一个用于获取直播源数据,转码程序从这个流媒体服务中拉取视频流处理。

另一个用于用户拉取视频流观看,转码程序会不断将处理完的视频数据推送到这个流媒体服务中。

流媒体服务的具体软件根据不同视频流协议而不同,当然,如果直播推流协议和直播观看协议是相同的话,也可以只用一个流媒体服务。

这里顺便一提,拉取、推送视频流数据也就是常听到的拉流、推流。你可能发现,一个流媒体服务即可以被推流也可以被拉流,甚至拉流和推流的地址是完全一样的。

实质上,流媒体服务就是视频流数据的中转站,流媒体服务会在内存中实时存储视频流的一部分数据,随着时间的推移,数据会被循环覆盖。

所以一般场景下,直播工作原理可以简化为,直播流数据获取->直播转码->直播流数据输出

直播源数据获取

接下来我们详细讨论直播源数据获取,直播源数据一般是通过网络传输的,所以一般需要流媒体服务作为视频数据的中转站。但实际上由于具体协议与应用场景的不同,会有一些区别

比如直播平台直播的场景下,也就是一般场景下,主播需要将视频流推送直播平台的流媒体服务。协议一般为RTMP,流媒体服务软件可以是SRS、加入了rtmp-server插件的Nginx等等。

如果是转播的场景则不需要自身系统的流媒体服务参与接收视频转码软件直接拉取对方的视频流即可,实际上就是直接拉取对方系统的流媒体服务的视频流数据。

此时的协议可能是RTMP、HLS、HTTP-FLV、RTSP等等。但无论是什么协议,提供流媒体服务的是对方系统,只要自身的视频转码软件支持这个协议就可以了。

还有一种场景是文件直播,业务上也被称为录播,其实就是直播源是视频文件,这种场景下也不需要流媒体服务参与接收,只需要视频转码软件按播放时间慢慢读取就可以了。

直播转码

直播转码也就是视频转码,这里可以对直播流加上水印、高清/流畅转换、码率限制、直播录像等等。

直播转码程序其实与视频文件转码程序大体上区别不大,一些简单的功能,如高清/流畅转码、码率限制等等,甚至可以通过设置一些流媒体服务软件就可以实现了。

顺便一提,如果不需要任何转码处理,且没有安全权限等设置的话,是可以直接从流媒体服务中拉取视频观流看的,且推流和观看地址一般是一样的。

研发直播转码程序的意义在于一些高级功能,如直播倒计时、信号中断自动补帧、导播/轮播、画中画等等。这部分正是一个直播系统的技术核心,毕竟流媒体服务软件一般是与协议绑定且现成的。

当然这部分的实现是非常复杂的,但正是音视频处理的核心内容,这些内容将会在后续内容中根据具体问题详细讨论,这里先不展开讨论。

直播流输出及直播CDN

在处理完视频源后,需要将视频数据输出到流媒体服务,用户从流媒体服务中拉取视频流数据就可以观看了。

直播流观看的协议一般是HTTP-FLV、HLS等等。如果是延迟度要求高 则一般使用RTMP、WEBRTC等等。需要注意的是 RTMP协议目前主流浏览器是不支持的(禁用了Flash)。

另外,用户直接拉取流媒体服务的视频流是可以观看的,但是这样占用的带宽是很大的,视频码率的单位和带宽的单位是一样的,如果视频流的码率是2Mbps,服务器带宽是100Mbps,则理论上支持50人观看。

如果观看人数很多,则需要使用直播CDN,直播CDN实际上也可以看作是流媒体服务,只是它有很多边缘节点,分摊了请求压力。

如果是使用直播CDN的话,视频转码软件直接将视频流数据输出到直播CDN即可,一般是通过RTMP协议推送到CDN服务。

当然也有主动拉取的CDN服务,但主动拉取的CDN服务不建议使用,因为主动拉取的CDN服务可能会同时存在多个服务器回源,这样就很难准确预估带宽的需要。

另外,直播CDN一般提供自动转观看协议的功能,一般会提供RTMP、HTTP-FLV、WEBRTC、HLS等协议的观看地址。

但一般直播CDN是不提供转码服务的,如高清、流畅转换等 一般需要额外的直播转码云服务或自己的视频转码软件。

因为观看协议转换实际上就是视频转码中的重封装,就是解封装后直接重新封装,是不怎么消耗性能的。但是转码是非常耗性能的,一般视频转码的云服务都是按时间计算费用的。

总结

本期介绍了直播的工作原理,里面提到了很多协议,直播的常用协议将会在下一期详细展开。

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