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Web直播，你需要先知道这些

2018 年 9 月 8 日 IMWeb前端社区

本文由 IMWeb 团队成员万宽红Terrancewan 首发于社区网站 imweb.io。点击阅读原文查看 IMWeb 社区更多精彩文章。

前段时间接触了一些音视频、web直播相关的东西，加上Flash的即将终结、WebRTCd的兴起、小程序的流行，这里总结了一点个人学习收获和大家分享。

Web直播，你需要先知道这些

直播知识小科普

一个典型的直播流程：录制->编码->网络传输（推流->服务器处理->CDN分发）->解码->播放
IPB：一种常用的视频压缩方案，用I帧表示关键帧，B帧表示前向差别帧，P帧表示双向差别帧
GOP (Group of Pictures)：GOP 越长（I帧之间的间隔越大），B 帧所占比例越高，编码的率失真性能越高。虽然B帧压缩率高，但解码时CPU压力会更大。
音视频直播质量好坏的主要指标：内容延时、卡顿（流畅度）、首帧时长
音视频直播需要克服的主要问题：网络环境、多人连麦、主辅路、浏览器兼容性、CDN支持等
MSE(Media Source Extensions)：W3C 标准API，解决 HTML5 的流问题（HTML5 原生仅支持播放 mp4/webm 非流格式，不支持 FLV），允许JavaScript动态构建 <video> 和 <audio> 的媒体流。可以用MediaSource.isTypeSupported() 判断是否支持某种MINE类型。在ios Safari中不支持。

文件格式/封装格式/容器格式：一种承载视频的格式，比如flv、avi、mpg、vob、mov、mp4等。而视频是用什么方式进行编解码的，则与Codec相关。举个栗子，MP4格式根据编解码的不同，又分为nMP4、fMP4。nMP4是由嵌套的Boxes 组成，fMP4格式则是由一系列的片段组成，因此只有后者不需要加载整个文件进行播放。
Codec：多媒体数字信号编码解码器，能够对音视频进行压缩（CO）与解压缩( DEC ) 。CODEC技术能有效减少数字存储占用的空间，在计算机系统中，使用硬件完成CODEC可以节省CPU的资源，提高系统的运行效率。
常用视频编码：MPEG、H264、RealVideo、WMV、QuickTime。。。
常用音频编码：PCM、WAV、OGG、APE、AAC、MP3、Vorbis、Opus。。。

现有方案比较

RTMP协议

基于TCP
adobe垄断，国内支持度高
浏览器端依赖Flash进行播放
2~5秒的延迟

RTP协议

Real-time Transport Protocol，IETF于1996提出的一个标准
基于UDP
实时性强
用于视频监控、视频会议、IP电话
CDN厂商、浏览器不支持

HLS 协议

Http Live Streaming，苹果提出的基于HTTP的流媒体传输协议
HTML5直接支持(video)，适合APP直播，PC断只有Safari、Edge支持
必须是H264+AAC编码
因为传输的是切割后的音视频片段，导致内容延时较大

flv.js

Bilibli开源，解析flv数据，通过MSE封装成fMP4喂给video标签
编码为H264+AAC
使用HTTP的流式IO(fetch或stream)或WebSocket协议流式的传输媒体内容
2~5秒的延迟，首帧比RTMP更快

WebRTC协议

1、Google力推，已成为W3C标准

2、现代浏览器支持趋势，X5也支持（微信、QQ）

3、基于UDP，低延迟，弱网抗性强，比flv.js更有优势

方案	CPU占用	帧率	码率	延时	首帧
flv.js	0.4	30	700kbit/s	1.5s	2s
WebRTC	1.9	30	700kbit/s	0.7s	1.5s

4、支持Web上行能力

5、编码为H264+OPUS

6、提供NAT穿透技术（ICE）

实际情况下，当用户数量很大时，对推流设备的性能要求很高，复杂的权限管理也难以实现，采用P2P的架构基本不可行。对于个别用户提供上行流、海量用户只进行拉流的场景，腾讯课堂实现了一种P2S的解决方案。进一步学习可阅读jaychen的系列文章《WebRTC直播技术》。

小程序+直播

技术方案

基于RTMP，官方说底层使用HTTP/2的一种内部传输机制，但又说是基于UDP的，这就搞不懂了。。。
live-pusher 和 live-player 没有限制第三方云服务
可直接使用腾讯云视频直播能力，只需配置好推流url、播放url即可

推流url：

播放url：

下面是我根据官网教程搭建的一个音视频小程序，搭建过程简单，同一个局域网下直播体验也很流畅（读者也可直接搜索腾讯视频云小程序进行体验）：

前端核心代码还是相当简洁的：

live-pusher组件：设置好url推流地址（仅支持 flv, rtmp 格式）等参数即可，使用bindstatechange获取播放状态变化

<view id='video-box'>
<live-pusher
id="pusher"
mode="RTC"
url="{{pusher.push_url}}"
autopush='true'
bindstatechange="onPush">
</live-pusher>
</view>

live-player组件：设置后src音视频地址（仅支持 flv, rtmp 格式）等参数即可，使用bindstatechange获取播放状态变化

<view id='video-box'>
<live-player
wx:for="{{player}}"
id="player_{{index}}"
mode="RTC"
object-fit="fillCrop"
src="{{item.playUrl}}"
autoplay='true'
bindstatechange="onPlay">
</live-player>
</view>

能否和WebRTC同时使用?

对于腾讯课堂的应用场景，老师上课推流采用的是RTMP协议，考虑到WebRTC目前只能用于PC端拉流，那么在移动端能否让用户可以直接通过小程序来观看直播课呢？我觉得在技术层面可行的，接入小程序直播对于扩大平台影响力、社交圈分享、提高收费转化都会产生很大的帮助。难点在于复杂的权限控制、多路音视频流、多人连麦等问题，比如权限控制只能单独放到房间控制逻辑中完成，而音视频流本身缺乏这种校验；主辅路的切换还需要添加单独的信令控制，同时在小程序中加入相应的判断逻辑。