作者：Pasca
来源：蛋蛋团（ID：dandan_tuan）
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大纲
一、直播科普
1、直播是什么
2、视频编码压缩
3、视频直播的准确定义
二、常见直播技术梳理
1、直播业务逻辑
2、直播技术栈
三、直播协议的区别以及应用场景
1、推流
2、拉流
3、开源推拉流软件推荐
四、借助直播云快速搭建直播
1、简要流程
2、产品框架
一、直播科普
1、直播是什么？
在讲直播之前，我们先来了解下常见的视频结构。理解视频的结构有助于我们更好的去理解直播。
从本质上讲，直播就是一帧帧的数据加上时序标签流式传输。这里有个悖论：一个容器封装好后的视频是“结构化”的，即不可变的。
那直播又是怎么产生的呢？或者说，怎么去打破这个已经产生的“结果”，从而还往里面加上时序标签流式传输的呢？
很简单，那就是“边生产边传输边播放”。至于如何达到这种效果，我们继续往下看。
2、视频编码压缩
前文讲直播，怎么又突然讲到视频了呢？
很简单，视频和直播息息相关，就如两个相通的编码压缩。那这里讲的编码压缩又是什么呢？
这里我们举个简单的例子，假设采集设备（摄像机等）采集一帧图像会生成无损的.bmp文件格式的图片文件，一个6M通过有损压缩得到200kb的JPEG文件，压缩比就是1/30。
但是视频不需要单独传输一张张压缩图，只需要记录每帧之间的差别即可。
于是，根据I帧（200K原始图像）生成差异文件P帧，通过I帧和P帧再生成B帧。这，就是H.264编码。
如上图所示，编码压缩就像魔术一般，一段视频，如果经过编码压缩后，可以大幅度的缩小体积。而各种不同的压缩算法就是编码格式，如今主流的音视频编码格式就是H.264+AAC，也是各大平台兼容性最好的编码格式方案。
视频内容经过编码压缩大幅度的减少体积后，有利于存储和压缩。但是相应的，传输时也是被压缩算法所“加密”的视频。所以，在播放端也需要一个“解密”的过程。
在编码和解码之间，显然需要一个编码器和解码器都可以理解的约定，就图像而言：生产端的编码器将多张图像进行编码后生成一段端的GOP（Group of pictures）， 播放端的解码器则是读取一段段的GOP解码后读取画面再渲染显示。
编码过程如下图所示：
一个公式：
GOP = I(帧内编码帧) + B（双向预测帧） + P（前向预测帧）
其中I帧也叫关键帧，是一副完整的画面，而P帧则是记录I帧的变化（H.264中通过补偿算法根据I帧得到的差异文件），B帧类似。
再简单点说，如果没有I帧，P帧和B帧也无法解码。这也很好理解，没有原始对比文件，只有差异文件是无法渲染画面的。
GOP结构一般两个数字，如M=1，N=2。M指定I帧和P帧之间的距离，N指定两个I帧之间的距离，其他都是B帧填充。如M=1，N=2这里的例子是IDR PB I排序。
有些地方会讲IDR帧，其实就是GOP的第一个I帧，这个帧很重要，因为关于首开优化基本上都在去尽可能减小IDR帧的大小。
总结一下。
编码后的视频（video） = 一组 GOP 画面 = 一组 I帧 +B帧 +P帧。
如果用物理学上的概念来类比，仅为了更好理解，Video就是“物体”， GOP好比“分子”，I/P/B帧的图像就是“原子”。而直播，就是利用video的“原子”传输。
3、视频直播的准确定义
到这里，我们终于可以来尝试来给直播表述较为准确的一个定义。
直播就是将每帧数据（Video/Audio/Data Frame），打上时序标签后进行流式传输的过程。
发送端源源不断的采集音视频数据，经过编码、封包、推流，再经过中继分发网络进行扩散传播。播放端则源源不断的下载数据并按时序进行解码播放。这样就完成了“边生产、边传输、边播放”的直播过程了。
简而言之，视频直播技术，就是将视频内容的最小颗粒（I/P/B帧）,基于时序标签，以流式传输的一种技术。
划重点：
GOP越长，所包含的B帧和P帧越多，响应的压缩比也会更高。
GOP越短，I帧比例增高，压缩比增加，同码率下视频质量会下降。
二、常见直播技术梳理
1、直播业务逻辑
直播也分为两种，一种就是直播服务，一种叫互动直播。
打个比方，如果直播 服务是个信号发射塔，那互动直播 就是个带舞台的剧院。
今天我们这里主要讲述的主要是前一种，也就是“信号塔”式直播。
相比较“舞台式”互动直播，“信号塔”式直播只要知道发射塔的信号频率(即频道号或链接)就能收看它发送的节目，但是并不能很好的去实时交互动。
而对于互动直播来说，“舞台上”的演员可以很多个，观众也可能被邀请到舞台上面对面交流，所以互动直播的延时会比直播更低，甚至达到了毫秒级（100ms）。
当然，互动直播经过旁路转推也可以经过“发射塔”播出去，这就是“旁路转推”功能。
常见直播业务逻辑如下：
划重点：
推流：指的是把采集阶段封包好的内容传输到服务器的过程
拉流：即将服务器封包好的内容拉取到播放端解码播放的过程
2、直播技术栈
下面是一个如今主流的直播泳道，非常直白的表述了从主播端采集视频到观看端播放直播的数据流向，下面我们根据其中主要的几大模块一一详解。
数据采集→数据预处理→数据编码→数据传输(流媒体服务器)→解码数据→直播播放
1、数据采集（主播端）
采集设备：手机、电脑、摄像机
2、数据预处理
涉及功能：美颜、滤镜涉及技术：SDK内置算法或第三方特效
3、数据编码
编码器主要流程：
- 上图为帧内编码（I 帧），帧间编码（P帧）类似。
- 编码方式：CBR（静态码率）和VBR（动态码率）
- 视频编码格式：H.265、H.264、MPEG-4等
- 音频编码格式： Opus、G711、AAC、Speex、3A等
- 视频封装容器：封装容器有TS、MKV、AVI、MP4等
- 音频封装容器：MP3、OGG、AAC等
4、数据传输
传输协议：
- 推流：RTSP、RTMP、QUIC
- 拉流：RTMP、HTTP-FLV、HLS控制信令：SIP、SDP、SNMP
5、解码数据
涉及技术：编码器自带解码器
6、数据播放（播放端）
播放渠道：移动端（手机、平板等）、客户端（PC等）、网页端（各终端）
