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今年移動直播行業的興起，誕生了一大批網紅，甚至明星也開始直播了。說直播是純移動網際網路創業投資的末路狂花一點也不過分，畢竟從去年開始，VC 就不怎麼投各類純 App 產品了，創業者也不知道做什麼了。但在直播領域，一方面上市公司頻頻染指相關早期公司，另一方面也出現了 O2O 大戰時的狂補貼行為，不管是補貼明星，還是補貼網主播。

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小編近期由於工作的原因，接觸到了直播的項目，因此花了很多時間了解直播，在此整理了直播的原理，希望能幫助到更多的人更快的了解直播。

一、個人見解（直播難與易）

直播難：個人認為要想把直播從零開始做出來，絕對是牛逼中的牛逼，大牛中的大牛，因為直播中運用到的技術難點非常之多，視頻/音頻處理，圖形處理，視頻/音頻壓縮，CDN分發，即時通訊等技術，每一個技術都夠你學幾年的。

直播易：已經有各個領域的大牛，封裝好了許多牛逼的框架，我們只需要用別人寫好的框架，就能快速的搭建一個直播系統，也就是傳說中的站在大牛肩膀上編程。

二、了解直播

1.直播系統的功能

1、聊天

私聊、聊天室、點亮、推送、黑名單等;

2、禮物

普通禮物、豪華禮物、紅包、排行榜、第三方充值、內購、禮物動態更新、提現等；

3、直播列表

關注、熱門、最新、分類直播用戶列表等；

4、自己直播

錄製、推流、解碼、播放、美顏、心跳、後台切換、主播對管理員操作、管理員對用戶等；

5、房間邏輯

創建房間、進入房間、退出房間、關閉房間、切換房間、房間管理員設置、房間用戶列表等；

6、用戶邏輯

普通登陸、第三方登陸、註冊、搜索、修改個人信息、關注列表、粉絲列表、忘記密碼、查看個人信息、收入榜、關注和取關、檢索等；

7、觀看直播

聊天信息、滾屏彈幕、禮物顯示、加載介面等；

8、統計

APP業務統計、第三方統計等；

9、超管

禁播、隱藏、審核等；

2.直播系統的原理

直播原理：把主播錄製的視頻，推送到伺服器，在由伺服器分發給觀眾觀看。

直播環節：推流端（採集、美顏處理、編碼、推流）、服務端處理（轉碼、錄製、截圖、鑒黃）、播放器（拉流、解碼、渲染）、互動系統（聊天室、禮物系統、贊）

3.直播系統實現的流程

1.採集、2.濾鏡處理、3.編碼、4.推流、5.CDN分發、6.拉流、7.解碼、8.播放、9.聊天互動

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4.直播系統的架構

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三、了解流媒體（直播需要用到流媒體）

流媒體開發:網絡層(socket或st)負責傳輸，協議層(rtmp或hls)負責網絡打包，封裝層(flv、ts)負責編解碼數據的封裝，編碼層(h.264和aac)負責圖像，音頻壓縮。

幀:每幀代表一幅靜止的圖像

GOP:（Group of Pictures）畫面組，一個GOP就是一組連續的畫面，每個畫面都是一幀，一個GOP就是很多幀的集合

直播的數據，其實是一組圖片，包括I幀、P幀、B幀，當用戶第一次觀看的時候，會尋找I幀，而播放器會到伺服器尋找到最近的I幀反饋給用戶。因此，GOP Cache增加了端到端延遲，因為它必須要拿到最近的I幀

GOP Cache的長度越長，畫面質量越好

碼率：圖片進行壓縮後每秒顯示的數據量。

幀率：每秒顯示的圖片數。影響畫面流暢度，與畫面流暢度成正比：幀率越大，畫面越流暢；幀率越小，畫面越有跳動感。

由於人類眼睛的特殊生理結構，如果所看畫面之幀率高於16的時候，就會認為是連貫的，此現象稱之為視覺暫留。並且當幀速達到一定數值後，再增長的話，人眼也不容易察覺到有明顯的流暢度提升了。

解析度：(矩形)圖片的長度和寬度，即圖片的尺寸

壓縮前的每秒數據量:幀率X解析度(單位應該是若干個字節)

壓縮比:壓縮前的每秒數據量/碼率（對於同一個視頻源並採用同一種視頻編碼算法，則：壓縮比越高，畫面質量越差。）

視頻文件格式：文件的後綴，比如.wmv,.mov,.mp4,.mp3,.avi,

主要用處，根據文件格式，系統會自動判斷用什麼軟體打開,

注意: 隨意修改文件格式，對文件的本身不會造成太大的影響，比如把avi改成mp4,文件還是avi.

視頻封裝格式：一種儲存視頻信息的容器，流式封裝可以有TS、FLV等，索引式的封裝有MP4,MOV,AVI等，

主要作用：一個視頻文件往往會包含圖像和音頻，還有一些配置信息(如圖像和音頻的關聯，如何解碼它們等)：這些內容需要按照一定的規則組織、封裝起來.

注意：會發現封裝格式跟文件格式一樣，因為一般視頻文件格式的後綴名即採用相應的視頻封裝格式的名稱,所以視頻文件格式就是視頻封裝格式。

視頻封裝格式和視頻壓縮編碼標準：就好像項目工程和程式語言，封裝格式就是一個項目的工程，視頻編碼方式就是程式語言，一個項目工程可以用不同語言開發。

四、直播基礎知識介紹：

1.採集視頻、音頻

1.1 採集視頻、音頻編碼框架

此框架是用來播放和創建實時的視聽媒體數據的框架，同時要來操作這些視聽數據，比如編輯，旋轉，重編碼

1.2 視頻、音頻硬體設備

CCD:圖像傳感器：用於圖像採集和處理的過程，把圖像轉換成電信號。

拾音器:聲音傳感器：用於聲音採集和處理的過程，把聲音轉換成電信號。

音頻採樣數據:一般都是PCM格式。

視頻採樣數據: 一般都是YUV,或RGB格式，採集到的原始音視頻的體積是非常大的，需要經過壓縮技術處理來提高傳輸效率。

2.視頻處理（美顏，水印）

視頻處理原理:因為視頻最終也是通過GPU，一幀一幀渲染到螢幕上的，所以我們可以利用OpenGL ES，對視頻幀進行各種加工，從而視頻各種不同的效果，就好像一個水龍頭流出的水，經過若干節管道，然後流向不同的目標。

3.視頻編碼解碼

3.1 視頻編碼框架

FFmpeg:是一個跨平台的開源視頻框架,能實現如視頻編碼,解碼,轉碼,串流,播放等豐富的功能。其支持的視頻格式以及播放協議非常豐富,幾乎包含了所有音視頻編解碼、封裝格式以及播放協議。

-Libswresample:可以對音頻進行重採樣,rematrixing 以及轉換採樣格式等操作。

-Libavcodec:提供了一個通用的編解碼框架,包含了許多視頻,音頻,字幕流等編碼/解碼器。

-Libavformat:用於對視頻進行封裝/解封裝。

-Libavutil:包含一些共用的函數,如隨機數生成,數據結構,數學運算等。

-Libpostproc:用於進行視頻的一些後期處理。

-Libswscale:用於視頻圖像縮放,顏色空間轉換等。

-Libavfilter:提供濾鏡功能。

X264:把視頻原數據YUV編碼壓縮成H.264格式

3.2 視頻編碼技術

視頻壓縮編碼標準：對視頻進行壓縮(視頻編碼)或者解壓縮（視頻解碼）的編碼技術,比如MPEG，H.264,這些視頻編碼技術是壓縮編碼視頻的

主要作用:是將視頻像素數據壓縮成為視頻碼流，從而降低視頻的數據量。如果視頻不經過壓縮編碼的話，體積通常是非常大的，一部電影可能就要上百G的空間。

注意:最影響視頻質量的是其視頻編碼數據和音頻編碼數據，跟封裝格式沒有多大關係

MPEG:一種視頻壓縮方式，它採用了幀間壓縮，僅存儲連續幀之間有差別的地方，從而達到較大的壓縮比

H.264/AVC:一種視頻壓縮方式,採用事先預測和與MPEG中的P-B幀一樣的幀預測方法壓縮，它可以根據需要產生適合網絡情況傳輸的視頻流,還有更高的壓縮比，有更好的圖象質量

注意1:如果是從單個畫面清晰度比較，MPEG4有優勢；從動作連貫性上的清晰度，H.264有優勢

注意2:由於264的算法更加複雜，程序實現煩瑣，運行它需要更多的處理器和內存資源。因此，運行264對系統要求是比較高的。

注意3:由於264的實現更加靈活，它把一些實現留給了廠商自己去實現，雖然這樣給實現帶來了很多好處，但是不同產品之間互通成了很大的問題，造成了通過A公司的編碼器編出的數據，必須通過A公司的解碼器去解這樣尷尬的事情

H.265/HEVC:一種視頻壓縮方式,基於H.264，保留原來的某些技術，同時對一些相關的技術加以改進，以改善碼流、編碼質量、延時和算法複雜度之間的關係，達到最優化設置。

H.265 是一種更為高效的編碼標準，能夠在同等畫質效果下將內容的體積壓縮得更小，傳輸時更快更省帶寬

I幀:(關鍵幀)保留一副完整的畫面，解碼時只需要本幀數據就可以完成（因為包含完整畫面）

P幀:(差別幀)保留這一幀跟之前幀的差別，解碼時需要用之前緩存的畫面疊加上本幀定義的差別，生成最終畫面。（P幀沒有完整畫面數據，只有與前一幀的畫面差別的數據）

B幀:(雙向差別幀)保留的是本幀與前後幀的差別，解碼B幀，不僅要取得之前的緩存畫面，還要解碼之後的畫面，通過前後畫面的與本幀數據的疊加取得最終的畫面。B幀壓縮率高，但是解碼時CPU會比較累

幀內（Intraframe）壓縮:當壓縮一幀圖像時，僅考慮本幀的數據而不考慮相鄰幀之間的冗餘信息,幀內一般採用有損壓縮算法

幀間（Interframe）壓縮:時間壓縮（Temporal compression），它通過比較時間軸上不同幀之間的數據進行壓縮。幀間壓縮一般是無損的

muxing（合成）：將視頻流、音頻流甚至是字幕流封裝到一個文件中(容器格式（FLV，TS）)，作為一個信號進行傳輸。

3.3 音頻編碼技術

AAC，mp3：這些屬於音頻編碼技術,壓縮音頻用

3.4碼率控制

多碼率:觀眾所處的網絡情況是非常複雜的，有可能是WiFi，有可能4G、3G、甚至2G，那麼怎麼滿足多方需求呢？多搞幾條線路，根據當前網絡環境自定義碼率。

列如：常常看見視頻播放軟體中的1024，720，高清，標清，流暢等，指的就是各種碼率。

3.5 視頻封裝格式

TS : 一種流媒體封裝格式，流媒體封裝有一個好處，就是不需要加載索引再播放，大大減少了首次載入的延遲，如果片子比較長，mp4文件的索引相當大，影響用戶體驗

為什麼要用TS:這是因為兩個TS片段可以無縫拼接，播放器能連續播放

FLV: 一種流媒體封裝格式,由於它形成的文件極小、加載速度極快，使得網絡觀看視頻文件成為可能,因此FLV格式成為了當今主流視頻格式

4.推流

4.1 數據傳輸框架

librtmp:用來傳輸RTMP協議格式的數據

4.2 流媒體數據傳輸協議

RTMP:實時消息傳輸協議,Adobe Systems公司為Flash播放器和伺服器之間音頻、視頻和數據傳輸開發的開放協議，因為是開放協議所以都可以使用了。

RTMP協議用於對象、視頻、音頻的傳輸。

這個協議建立在TCP協議或者輪詢HTTP協議之上。

RTMP協議就像一個用來裝數據包的容器，這些數據可以是FLV中的視音頻數據。一個單一的連接可以通過不同的通道傳輸多路網絡流，這些通道中的包都是按照固定大小的包傳輸的

5.流媒體伺服器

5.1常用伺服器

SRS：一款國人開發的優秀開源流媒體伺服器系統

BMS:也是一款流媒體伺服器系統，但不開源，是SRS的商業版，比SRS功能更多

nginx:免費開源web伺服器，常用來配置流媒體伺服器。

5.2數據分發

CDN：(Content Delivery Network)，即內容分髮網絡,將網站的內容發布到最接近用戶的網絡」邊緣」，使用戶可以就近取得所需的內容，解決 Internet網絡擁擠的狀況，提高用戶訪問網站的響應速度.

1.上傳流媒體數據到伺服器（源站）

2.源站存儲流媒體數據

3.客戶端播放流媒體，向CDN請求編碼後的流媒體數據

4.CDN的伺服器響應請求，若節點上沒有該流媒體數據存在，則向源站繼續請求流媒體數據；若節點上已經緩存了該視頻文件，則跳到第6步。

5.源站響應CDN的請求，將流媒體分發到相應的CDN節點上

6.CDN將流媒體數據發送到客戶端

CDN：代理伺服器，相當於一個中介。

CDN工作原理：比如請求流媒體數據

回源：當有用戶訪問某一個URL的時候，如果被解析到的那個CDN節點沒有緩存響應的內容，或者是緩存已經到期，就會回源站去獲取搜索。如果沒有人訪問，那麼CDN節點不會主動去源站拿.

帶寬:在固定的時間可傳輸的數據總量，

比如64位、800MHz的前端總線，它的數據傳輸率就等於64bit×800MHz÷8(Byte)=6.4GB/s

負載均衡: 由多台伺服器以對稱的方式組成一個伺服器集合，每台伺服器都具有等價的地位，都可以單獨對外提供服務而無須其他伺服器的輔助.

通過某種負載分擔技術，將外部發送來的請求均勻分配到對稱結構中的某一台伺服器上，而接收到請求的伺服器獨立地回應客戶的請求。

均衡負載能夠平均分配客戶請求到伺服器列陣，籍此提供快速獲取重要數據，解決大量並發訪問服務問題。

這種群集技術可以用最少的投資獲得接近於大型主機的性能。

QoS（帶寬管理）:限制每一個組群的帶寬，讓有限的帶寬發揮最大的效用

6.拉流

直播協議選擇：

即時性要求較高或有互動需求的可以採用RTMP,RTSP

對於有回放或跨平台需求的，推薦使用HLS

直播協議對比 :

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HLS:由Apple公司定義的用於實時流傳輸的協議,HLS基於HTTP協議實現，傳輸內容包括兩部分，一是M3U8描述文件，二是TS媒體文件。可實現流媒體的直播和點播，主要應用在iOS系統

HLS是以點播的技術方式來實現直播

HLS是自適應碼率流播，客戶端會根據網絡狀況自動選擇不同碼率的視頻流，條件允許的情況下使用高碼率，網絡繁忙的時候使用低碼率，並且自動在二者間隨意切

換。這對移動設備網絡狀況不穩定的情況下保障流暢播放非常有幫助。

實現方法是伺服器端提供多碼率視頻流，並且在列表文件中註明，播放器根據播放進度和下載速度自動調整。

HLS與RTMP對比:HLS主要是延時比較大，RTMP主要優勢在於延時低

HLS協議的小切片方式會生成大量的文件，存儲或處理這些文件會造成大量資源浪費

相比使用RTSP協議的好處在於，一旦切分完成，之後的分發過程完全不需要額外使用任何專門軟體，普通的網絡伺服器即可，大大降低了CDN邊緣伺服器的配置要求，可以使用任何現成的CDN,而一般伺服器很少支持RTSP。

HTTP-FLV:基於HTTP協議流式的傳輸媒體內容。

相對於RTMP，HTTP更簡單和廣為人知，內容延遲同樣可以做到1~3秒，打開速度更快，因為HTTP本身沒有複雜的狀態交互。所以從延遲角度來看，HTTP-FLV要優於RTMP。

RTSP:實時流傳輸協議,定義了一對多應用程式如何有效地通過IP網絡傳送多媒體數據.

RTP:實時傳輸協議,RTP是建立在UDP協議上的，常與RTCP一起使用，其本身並沒有提供按時發送機制或其它服務質量（QoS）保證，它依賴於低層服務去實現這一過程。

RTCP:RTP的配套協議,主要功能是為RTP所提供的服務質量（QoS）提供反饋，收集相關媒體連接的統計信息，例如傳輸字節數，傳輸分組數，丟失分組數，單向和雙向網絡延遲等等。

7.解碼

7.1 解封裝

demuxing（分離）：從視頻流、音頻流，字幕流合成的文件(容器格式（FLV，TS）)中，分解出視頻、音頻或字幕，各自進行解碼。

7.2 解碼介紹

硬解碼：用GPU來解碼，減少CPU運算

優點：播放流暢、低功耗，解碼速度快，

* 缺點：兼容不好

軟解碼：用CPU來解碼

優點：兼容好

* 缺點：加大CPU負擔，耗電增加、沒有硬解碼流暢，解碼速度相對慢

8.播放

ijkplayer:一個基於FFmpeg的開源Android/iOS視頻播放器

API易於集成；

編譯配置可裁剪，方便控制安裝包大小；

支持硬體加速解碼，更加省電

簡單易用，指定拉流URL，自動解碼播放.

9.聊天互動

IM:(InstantMessaging)即時通訊:是一個實時通信系統，允許兩人或多人使用網絡實時的傳遞文字消息、文件、語音與視頻交流.

IM在直播系統中的主要作用是實現觀眾與主播、觀眾與觀眾之間的文字互動.

* 第三方SDK *

騰訊云：騰訊提供的即時通訊SDK，可作為直播的聊天室

融云：一個比較常用的即時通訊SDK，可作為直播的聊天室

五、如何快速的開發一個完整的iOS直播app

1、利用第三方直播SDK快速的開發

七牛雲:七牛直播雲是專為直播平台打造的全球化直播流服務和一站式實現SDK端到端直播場景的企業級直播雲服務平台.

*熊貓TV,龍珠TV等直播平台都是用的七牛雲

網易視頻云：基於專業的跨平台視頻編解碼技術和大規模視頻內容分髮網絡，提供穩定流暢、低延時、高並發的實時音視頻服務，可將視頻直播無縫對接到自身App。

2、第三方SDK公司為什麼要提供SDK給我們？

希望把我們的產品和它綁在一條船上，更加的依賴它。

技術生錢，幫養一大批牛B的程式設計師

3、直播功能：自研還是使用第三方直播SDK開發？

第三方SDK開發: 對於一個初創團隊來講，自研直播不管在技術門檻、CDN、帶寬上都是有很大的門檻的，而且需要耗費大量的時間才能做出成品，不利於拉投資。

自研：公司直播平台大，從長遠看，自研可以節省成本，技術成面比直接用SDK可控多了。

4.第三方SDK好處

降低成本

使用好的第三方企業服務，將不用再花高價請獵頭去挖昂貴的大牛，也不用去安撫大牛們個性化的脾氣

提升效率

第三方服務的專注與代碼集成所帶來的方便，所花費的時間可能僅僅是1-2個小時，節約近99%的時間，足夠換取更多的時間去和競爭對手鬥智鬥勇，增加更大的成功可能性

降低風險

藉助專業的第三方服務，由於它的快速、專業、穩定等特點，能夠極大地加強產品的競爭能力（優質服務、研發速度等），縮短試錯時間，必將是創業中保命的手段之一

專業的事，找專業的人來做

第三方服務最少是10-20人的團隊專注地解決同一個問題，做同一件事情。第三方服務所帶來的支持效果，絕不是通過1-2個人處理所能對比的。

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以上內容，大多是小編在網上查詢匯總的，想了解更多內容的小夥伴，可以在CSDN的知識庫中搜索直播技術，會有很多大牛的文章，好啦，小夥伴們，快拿知識武裝自己吧！

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