直播概述小记——直播协议

项目中直播模块开发小记,自己负责其中的web端直播播放以及即时通信。遂将直播相关的技术点以及开发过程中遇到的问题记录下来,进行积累。

本文主要讨论直播协议。直播业务主要分为三块,采集端推流、流媒体服务以及播放端。在项目中,采集端,我们使用开源的OBS;流媒体服务,公司是依托腾讯云的云直播服务;播放端,web端使用的是同样是腾讯云提供的播放器,客户端应该也是依托腾讯云提供的播放器SDK。

直播协议

直播协议即流媒体协议,主要由RTMP、RTSP、HLS、HTTP-FLV。这边我们将主要介绍常用的RTMP以及HLS。

RTMP

RTMP(Real Time Messaging Protocol),实时消息传输协议;是最初由Macromedia为通过互联网在Flash播放器与一个服务器之间传输流媒体音频、视频和数据而开发的一个专有协议,后Macromedia被Adobe收购。

  • 优势

    • 延时小,实时性高
      • 基于 TCP 长连接,不需要多次建连;
      • 从采集推流端到流媒体服务器再到播放端是一条数据流,因此在服务器不会有落地文件;RTMP的延时在3s之内,对于实时性要求高的直播,RTMP协议是很好的选择。
    • 编码兼容性高

基本上所有的编码器(摄像头之类)都支持RTMP输出;windows系统的PC端的浏览器节本上都支持flash。

  • 支持加密
    RTMPE和RTMPS为加密协议
  • 劣势

    • 播放端兼容性差
      • 苹果系的播放端都是无法直接播放的,需要依赖第三放解码器,由此会带来发热、耗电等问题。
      • 移动端浏览器很少支持flash,所以flv格式文件的播放收到了很大的限制。针对这个问题,B站在2016年开源了flv.js,一个实现了在HTML5 视频中播放FLV格式视频的Javascript库;其实现原理是将flv文件流转码复用成ISO BMFF(MP4 碎片)片段,然后通过Media Source Extensions将MP4片段喂进浏览器。MSE页有同样存在一定的浏览器兼容性问题,但是支持度还是可以。相信之后浏览器的迭代,对于MSE的支持会越来越好。
        caniuse网站给出的MSE兼容统计

HLS

HLS(HTTP Live Streaming),是苹果公司实现的基于 HTTP 的流媒体传输协议,可支持流媒体的直播和点播,主要应用在 iOS 系统,为 iOS 设备(如 iPhone、iPad)提供音视频直播和点播方案。

  • 优势

    • 性能高
    HTTP的性能没得说,协议简单;没有直播的实时性要求,HTTP协议是最好选择。
    • 穿墙

互联网不可能不开放HTTP协议,否则就不叫互联网。所以任何端口封掉,也不会导致HTTP流看不了。(不过RTMP也能穿墙,用RTMPT协议)。
+ ##### 兼容性
+ 苹果开发的协议,所以在PC或者移动端的safari浏览器中,肯定是绝对支持;
+ 其他浏览器中支持也并不好。从下图中可以看出,时长占额较大的两大浏览器厂商Chrome和FireFox对苹果出的协议并不买账。所以强大的MSE又出场了,现在有开源的hls.js对m3u8格式的视频进行转码在pc端播放。

caniuse网站给出的HLS兼容统计

  • 劣势

    • 延时较大
    HLS的延迟在10秒以上,其跟HLS协议的实现方式有关;
    HLS 的基本原理就是当采集推流端将视频流推送到流媒体服务器时,服务器将收到的流信息每缓存一段时间就封包成一个新的 ts 文件,同时服务器会建立一个 m3u8 的索引文件来维护最新几个 ts 片段的索引。当播放端获取直播时,它是从 m3u8 索引文件获取最新的 ts 视频文件片段来播放,从而保证用户在任何时候连接进来时都会看到较新的内容,实现近似直播的体验。相对于常见的流媒体直播协议,例如 RTMP 协议、RTSP 协议等,HLS 最大的不同在于直播客户端获取到的并不是一个完整的数据流,而是连续的、短时长的媒体文件,客户端不断的下载并播放这些小文件。这种方式的理论最小延时为一个 ts 文件的时长,一般情况为 2-3 个 ts 文件的时长。HLS 的分段策略,基本上推荐是 10 秒一个分片。

直播协议对比

rtmp、http、hls以及rtsp协议对比(侵删)

rtmp、hls以及http-flv协议对比(摘自参考文章3)

总结

综上看出,rtmp和hls这两种主流的直播协议,当前是各有利弊;所以想要在各种场景下实现比较好的直播效果,就需要具体问题具体分析。
比如在PC,我们可以可以使用rtmp协议,由于当前浏览器对flash仍然后较好支持,PC端就可以充分发挥rtmp延时小,实时性高的优势;
而在移动端,hls协议的兼容性要更胜一筹,我们便可以使用该协议;
同时,我们还可以使用基于MSE对各种视频文件进行处理,得到兼容性更好的视频格式;
当然,使用第三方较为健壮的播放器也是个不错的选择;对于直播播放的讨论,会在该系列另一篇文章中进行讨论。

参考

1、直播协议的选择:RTMP vs. HLS
2、关于直播视频格式和浏览器兼容性历史的来龙去脉
3、理解RTMP、HttpFlv和HLS的正确姿势
4、RTMP HLS HTTP 直播协议一次看个够

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