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基于HLS(HTTP Live Streaming)的視訊直播分析與實作HLS分段生成政策和m3u8:

轉自:http://www.cnblogs.com/haibindev/archive/2013/01/30/2880764.html

HLS(HTTP Live Streaming)的分析:

HTTP Live Streaming(HLS)是蘋果公司(Apple Inc.)實作的基于HTTP的流媒體傳輸協定,可實作流媒體的直播和點播,主要應用在iOS系統,為iOS裝置(如iPhone、iPad)提供音視訊直播和點播方案。HLS點播,基本上就是常見的分段HTTP點播,不同在于,它的分段非常小。要實作HLS點播,重點在于對媒體檔案分段,目前有不少開源工具可以使用,這裡我就不再讨論,隻談HLS直播技術。

  相對于常見的流媒體直播協定,例如RTMP協定、RTSP協定、MMS協定等,HLS直播最大的不同在于,直播用戶端擷取到的,并不是一個完整的資料流。HLS協定在伺服器端将直播資料流存儲為連續的、很短時長的媒體檔案(MPEG-TS格式),而用戶端則不斷的下載下傳并播放這些小檔案,因為伺服器端總是會将最新的直播資料生成新的小檔案,這樣用戶端隻要不停的按順序播放從伺服器擷取到的檔案,就實作了直播。由此可見,基本上可以認為,HLS是以點播的技術方式來實作直播。由于資料通過HTTP協定傳輸,是以完全不用考慮防火牆或者代理的問題,而且分段檔案的時長很短,用戶端可以很快的選擇和切換碼率,以适應不同帶寬條件下的播放。不過HLS的這種技術特點,決定了它的延遲一般總是會高于普通的流媒體直播協定。

要實作HTTP Live Streaming直播,需要研究并實作以下技術關鍵點:

  1. 采集視訊源和音頻源的資料
  2. 對原始資料進行H264編碼和AAC編碼
  3. 視訊和音頻資料封裝為MPEG-TS包
  4. HLS分段生成政策及m3u8索引檔案
  5. HTTP傳輸協定

通過以上分析,實作HLS LiveEncoder直播編碼器,其邏輯和流程基本上很清楚了:分别開啟音頻與視訊編碼線程,通過DirectShow(或其他)技術來實作音視訊采集,随後分别調用libx264和libfaac進行視訊和音頻編碼。兩個編碼線程實時編碼音視訊資料後,根據自定義的分片政策,存儲在某個MPEG-TS格式分段檔案中,當完成一個分段檔案的存儲後,更新m3u8索引檔案。如下圖所示:

基于HLS(HTTP Live Streaming)的視訊直播分析與實作HLS分段生成政策和m3u8:

上圖中HLSLiveEncoder當收到視訊和音頻資料後,需要首先判斷,目前分片是否應該結束,并建立新分片,以延續TS分片的不斷生成。需要注意的是,新的分片,應當從關鍵幀開始,防止播放器解碼失敗。

系統總體架構圖:

基于HLS(HTTP Live Streaming)的視訊直播分析與實作HLS分段生成政策和m3u8:

HLS分段生成政策和m3u8:

分段政策

  • HLS的分段政策,基本上推薦是10秒一個分片,當然,具體時間還要根據分好後的分片的實際時長做标注
  • 通常來說,為了緩存等方面的原因,在索引檔案中會保留最新的三個分片位址,以類似“滑動視窗”的形式,進行更新。

 m3u8檔案簡介

  m3u8,是HTTP Live Streaming直播的索引檔案。m3u8基本上可以認為就是.m3u格式檔案,差別在于,m3u8檔案使用UTF-8字元編碼。

#EXTM3U                     m3u檔案頭,必須放在第一行
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE       第一個TS分片的序列号
#EXT-X-TARGETDURATION       每個分片TS的最大的時長
#EXT-X-ALLOW-CACHE          是否允許cache
#EXT-X-ENDLIST              m3u8檔案結束符
#EXTINF                     extra info,分片TS的資訊,如時長,帶寬等
           

m3u8索引檔案示例如下:

#EXTM3U
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXTINF:10,
live_00000_.ts
#EXTINF: 10,
live_00001_.ts
#EXTINF: 10,
live_00002_.ts
#EXTINF: 10,
live_00003_.ts
#EXTINF: 10,
live_00004_.ts
#EXTINF: 10,
live_00005_.ts
#EXTINF: 10,
live_00006_.ts
#EXTINF: 10,
live_00007_.ts
#EXTINF: 10,
live_00008_.ts
#EXTINF: 10,
live_00009_.ts
#EXT-X-ENDLIST
           

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