2020 抖音短视频爆火!它的背后到底是什么—,手把手教你写 Android 项目文档
-Libavformat:用于对视频进行封装/解封装。
-Libavutil:包含一些共用的函数,如随机数生成,数据结构,数学运算等。
-Libpostproc:用于进行视频的一些后期处理。
-Libswscale:用于视频图像缩放,颜色空间转换等。
-Libavfilter:提供滤镜功能。
X264
:把视频原数据 YUV 编码压缩成 H.264 格式VideoToolbox
:苹果自带的视频硬解码和硬编码 API,但是在 iOS8 之后才开放。AudioToolbox
:苹果自带的音频硬解码和硬编码 API
3.2 视频编码技术
视频压缩编码标准
:对视频进行压缩(视频编码)或者解压缩(视频解码)的编码技术
,比如MPEG
,H.264
,这些视频编码技术是压缩编码视频的主要作用
:是将视频像素数据压缩成为视频码流,从而降低视频的数据量。如果视频不经过压缩编码的话,体积通常是非常大的,一部电影可能就要上百 G 的空间。注意
:最影响视频质量的是其视频编码数据和音频编码数据,跟封装格式没有多大关系MPEG
:一种视频压缩方式,它采用了帧间压缩,仅存储连续帧之间有差别的地方 ,从而达到较大的压缩比H.264/AVC
:一种视频压缩方式,采用事先预测和与 MPEG 中的 P-B 帧一样的帧预测方法压缩,它可以根据需要产生适合网络情况传输的视频流,还有更高的压缩比,有更好的图象质量注意1
:如果是从单个画面清晰度比较,MPEG4 有优势;从动作连贯性上的清晰度,H.264 有优势注意2
:由于 264 的算法更加复杂,程序实现烦琐,运行它需要更多的处理器和内存资源。因此,运行 264 对系统要求是比较高的。注意3
:由于 264 的实现更加灵活,它把一些实现留给了厂商自己去实现,虽然这样给实现带来了很多好处,但是不同产品之间互通成了很大的问题,造成了通过 A 公司的编码器编出的数据,必须通过 A 公司的解码器去解这样尴尬的事情H.265/HEVC
:一种视频压缩方式,基于 H.264,保留原来的某些技术,同时对一些相关的技术加以改进,以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系,达到最优化设置。H.265 是一种更为高效的编码标准,能够在同等画质效果下将内容的体积压缩得更小,传输时更快更省带宽
I帧
:(关键帧)保留一副完整的画面,解码时只需要本帧数据就可以完成(因为包含完整画面)P帧
:(差别帧)保留这一帧跟之前帧的差别,解码时需要用之前缓存的画面叠加上本帧定义的差别,生成最终画面。(P 帧没有完整画面数据,只有与前一帧的画面差别的数据)B帧
:(双向差别帧)保留的是本帧与前后帧的差别,解码 B 帧,不仅要取得之前的缓存画面,还要解码之后的画面,通过前后画面的与本帧数据的叠加取得最终的画面。B 帧压缩率高,但是解码时 CPU 会比较累帧内(Intraframe)压缩
:当压缩一帧图像时,仅考虑本帧的数据而不考虑相邻帧之间的冗余信息,帧内一般采用有损压缩算法帧间(Interframe)压缩
:时间压缩(Temporal compression),它通过比较时间轴上不同帧之间的数据进行压缩。帧间压缩一般是无损的muxing(合成)
:将视频流、音频流甚至是字幕流封装到一个文件中(容器格式(FLV,TS)
),作为一个信号进行传输。
3.3 音频编码技术
AAC
,mp3
:这些属于音频编码技术,压缩音频用
3.4 码率控制
多码率
:观众所处的网络情况是非常复杂的,有可能是 WiFi,有可能 4G、3G、甚至 2G,那么怎么满足多方需求呢?多搞几条线路,根据当前网络环境自定义码率。列如:常常看见视频播放软件中的 1024,720,高清,标清,流畅等,指的就是各种码率。
3.5 视频封装格式
TS
: 一种流媒体封装格式,流媒体封装有一个好处,就是不需要加载索引再播放,大大减少了首次载入的延迟,如果片子比较长,mp4 文件的索引相当大,影响用户体验为什么要用TS
:这是因为两个 TS 片段可以无缝拼接,播放器能连续播放FLV
: 一种流媒体封装格式,由于它形成的文件极小、加载速度极快,使得网络观看视频文件成为可能,因此 FLV 格式成为了当今主流视频格式
4.推流
4.1 数据传输框架
librtmp
:用来传输 RTMP 协议格式的数据
4.2 流媒体数据传输协议
RTMP
:实时消息传输协议,Adobe Systems 公司为 Flash 播放器和服务器之间音频、视频和数据传输开发的开放协议,因为是开放协议所以都可以使用了。RTMP 协议用于对象、视频、音频的传输。
这个协议建立在 TCP 协议或者轮询 HTTP 协议之上。
RTMP 协议就像一个用来装数据包的容器,这些数据可以是 FLV 中的视音频数据。一个单一的连接可以通过不同的通道传输多路网络流,这些通道中的包都是按照固定大小的包传输的
chunk
:消息包
5.流媒体服务器
5.1 常用服务器
SRS
:一款国人开发的优秀开源流媒体服务器系统BMS
:也是一款流媒体服务器系统,但不开源,是 SRS 的商业版,比 SRS 功能更多nginx
:免费开源 web 服务器,常用来配置流媒体服务器。
5.2 数据分发
CDN
:(Content Delivery Network),即内容分发网络,将网站的内容发布到最接近用户的网络”边缘”,使用户可以就近取得所需的内容,解决 Internet 网络拥挤的状况,提高用户访问网站的响应速度.CDN
:代理服务器,相当于一个中介。CDN工作原理
:比如请求流媒体数据1.上传流媒体数据到服务器(源站)
2.源站存储流媒体数据
3.客户端播放流媒体,向 CDN 请求编码后的流媒体数据
4.CDN 的服务器响应请求,若节点上没有该流媒体数据存在,则向源站继续请求流媒体数据;若节点上已经缓存了该视频文件,则跳到第 6 步。
5.源站响应 CDN 的请求,将流媒体分发到相应的 CDN 节点上
6.CDN 将流媒体数据发送到客户端
回源
:当有用户访问某一个 URL 的时候,如果被解析到的那个 CDN 节点没有缓存响应的内容,或者是缓存已经到期,就会回源站
去获取搜索。如果没有人访问,那么 CDN 节点不会主动去源站
拿.带宽
:在固定的时间可传输的数据总量,比如 64 位、800MHz 的前端总线,它的数据传输率就等于 64bit×800MHz÷8(Byte)=6.4GB/s
负载均衡
: 由多台服务器以对称的方式组成一个服务器集合,每台服务器都具有等价的地位,都可以单独对外提供服务而无须其他服务器的辅助.通过某种负载分担技术,将外部发送来的请求均匀分配到对称结构中的某一台服务器上,而接收到请求的服务器独立地回应客户的请求。
均衡负载能够平均分配客户请求到服务器列阵,籍此提供快速获取重要数据,解决大量并发访问服务问题。
这种群集技术可以用最少的投资获得接近于大型主机的性能。
QoS(带宽管理)
:限制每一个组群的带宽,让有限的带宽发挥最大的效用
6.拉流
直播协议选择
:即时性要求较高或有互动需求的可以采用
RTMP
,RTSP
对于有回放或跨平台需求的,推荐使用
HLS
直播协议对比
:
HLS
:由 Apple 公司定义的用于实时流传输的协议,HLS 基于 HTTP 协议实现,传输内容包括两部分,一是 M3U8 描述文件,二是 TS 媒体文件。可实现流媒体的直播和点播,主要应用在 iOS 系统HLS 是
以点播的技术方式
来实现直播HLS 是
自适应码率流播
,客户端会根据网络状况自动选择不同码率的视频流,条件允许的情况下使用高码率,网络繁忙的时候使用低码率,并且自动在二者间随意切换。这对移动设备网络状况不稳定的情况下保障流畅播放非常有帮助。实现方法是服务器端提供多码率视频流,并且在列表文件中注明,播放器根据播放进度和下载速度自动调整。
HLS与RTMP对比
:HLS 主要是延时比较大,RTMP 主要优势在于延时低HLS 协议的小切片方式会生成大量的文件,存储或处理这些文件会造成大量资源浪费
相比使用 RTSP 协议的好处在于,一旦切分完成,之后的分发过程完全不需要额外使用任何专门软件,普通的网络服务器即可,大大降低了 CDN 边缘服务器的配置要求,可以使用任何现成的 CDN,而一般服务器很少支持 RTSP。
HTTP-FLV
:基于 HTTP 协议流式的传输媒体内容。相对于 RTMP,HTTP 更简单和广为人知,内容延迟同样可以做到 1~3 秒,打开速度更快,因为 HTTP 本身没有复杂的状态交互。所以从延迟角度来看,HTTP-FLV 要优于 RTMP。
RTSP
:实时流传输协议,定义了一对多应用程序如何有效地通过 IP 网络传送多媒体数据.RTP
:实时传输协议,RTP 是建立在 UDP 协议上的,常与 RTCP 一起使用,其本身并没有提供按时发送机制或其它服务质量(QoS)保证,它依赖于低层服务去实现这一过程。RTCP
:RTP 的配套协议,主要功能是为 RTP 所提供的服务质量(QoS)提供反馈,收集相关媒体连接的统计信息,例如传输字节数,传输分组数,丢失分组数,单向和双向网络延迟等等。
7.解码
***** 7.1 解封装 *****
demuxing(分离)
:从视频流、音频流,字幕流合成的文件(容器格式(FLV,TS)
)中, 分解出视频、音频或字幕,各自进行解码。
***** 7.2 音频编码框架 *****
fdk_aac
:音频编码解码框架,PCM 音频数据和 AAC 音频数据互转
***** 7.3 解码介绍 *****
硬解码
:用 GPU 来解码,减少 CPU 运算优点:播放流畅、低功耗,解码速度快,
缺点:兼容不好
软解码
:用 CPU 来解码优点:兼容好
缺点:加大 CPU 负担,耗电增加、没有硬解码流畅,解码速度相对慢
8.播放
ijkplayer:一个基于 FFmpeg 的开源 Android/iOS 视频播放器
API 易于集成;
编译配置可裁剪,方便控制安装包大小;
支持硬件加速解码,更加省电
简单易用,指定拉流 URL,自动解码播放.
9.聊天互动
IM
:(InstantMessaging)即时通讯:是一个实时通信系统,允许两人或多人使用网络实时的传递文字消息、文件、语音与视频交流.IM
在直播系统中的主要作用是实现观众与主播、观众与观众之间的文字互动.***** 第三方 SDK *****[腾讯云](
):腾讯提供的即时通讯 SDK,可作为直播的聊天室
[融云](
):一个比较常用的即时通讯 SDK,可作为直播的聊天室
五、如何快速的开发一个完整的 iOS 直播 app
1、利用第三方直播 SDK 快速的开发
[七牛云](
):七牛直播云是专为直播平台打造的全球化直播流服务和一站式实现 SDK 端到端直播场景的企业级直播云服务平台.
熊猫 TV,龙珠 TV 等直播平台都是用的七牛云
[网易视频云](
):基于专业的跨平台视频编解码技术和大规模视频内容分发网络,提供稳定流畅、低延时、高并发的实时音视频服务,可将视频直播无缝对接到自身 App.
2、第三方 SDK 公司为什么要提供 SDK 给我们?
希望把我们的产品和它绑在一条船上,更加的依赖它。
技术生钱,帮养一大批牛 B 的程序员
3、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。
4.第三方 SDK 好处
降低成本
使用好的第三方企业服务,将不用再花高价请猎头去挖昂贵的大牛,也不用去安抚大牛们个性化的脾气
提升效率
第三方服务的专注与代码集成所带来的方便,所花费的时间可能仅仅是 1-2 个小时,节约近 99%的时间,足够换取更多的时间去和竞争对手斗智斗勇,增加更大的成功可能性
降低风险
借助专业的第三方服务,由于它的快速、专业、稳定等特点,能够极大地加强产品的竞争能力(优质服务、研发速度等),缩短试错时间,必将是创业中保命的手段之一
专业的事,找专业的人来做
第三方服务最少是 10-20 人的团队专注地解决同一个问题,做同一件事情。第三方服务所带来的支持效果,绝不是通过 1-2 个人处理所能对比的,难道不是吗
###结尾
Android 小白———Android 高级架构师
我呢也将自己当前所在技术领域的各项知识点、工具、框架等汇总成一份技术路线图,和一些
架构进阶视频、全套学习 PDF 文件、面试文档、源码笔记
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