-視頻分發(fā)不用愁：基于HLS的實時流式轉(zhuǎn)碼、多碼率自適應支持
北京2016年10月24日電 /美通社/ -- 隨著互聯(lián)網(wǎng)帶寬的不斷提升，視頻內(nèi)容的分發(fā)與播放，在新聞娛樂、在線教育、社交網(wǎng)絡(luò)和自媒體場景下越來越普遍。在滿足成本預算的情況下、保證視頻的快速分發(fā)與播放，也成了各家視頻內(nèi)容提供商不斷優(yōu)化的方向。為了幫助用戶節(jié)省帶寬、快速分發(fā)視頻內(nèi)容、保證在網(wǎng)絡(luò)不好的情況下流暢播放，七牛數(shù)據(jù)處理產(chǎn)品推出了實時流式轉(zhuǎn)碼和多碼率自適應轉(zhuǎn)碼這兩個功能。
1. 實時流式轉(zhuǎn)碼
目前國內(nèi)外主流的基礎(chǔ)音視頻云服務(wù)，都是使用的異步轉(zhuǎn)碼模式，而異步轉(zhuǎn)碼有很多的問題。
異步轉(zhuǎn)碼的問題
異步轉(zhuǎn)碼通常要經(jīng)過“上傳-轉(zhuǎn)碼-分發(fā)-播放”的流程。使用異步轉(zhuǎn)碼，往往會給開發(fā)者和終端用戶帶來一定的局限性。
首先，視頻轉(zhuǎn)碼需要一定時間，片源清晰度越高轉(zhuǎn)碼耗費的時間越是長久。異步轉(zhuǎn)碼方案決定了視頻內(nèi)容生產(chǎn)者必須要等待視頻完全轉(zhuǎn)碼完畢后才能進行內(nèi)容分發(fā)播放，這會為視頻內(nèi)容的生產(chǎn)和消費之間帶來一定延遲效應。
其次，無論是開發(fā)者使用視頻服務(wù) SDK 輪詢，或者自建回調(diào)服務(wù)接受回調(diào)結(jié)果，還是直接通過人工方式定期查詢轉(zhuǎn)碼結(jié)果，都會給開發(fā)者帶來一定的心智負擔。同時，基礎(chǔ)視頻服務(wù)與上層業(yè)務(wù)產(chǎn)生了一定的耦合，任何使用變動都會影響上層業(yè)務(wù)。
再者，開發(fā)者需要預先設(shè)定轉(zhuǎn)碼參數(shù)，分辨率碼率等相對固定。任何對轉(zhuǎn)碼參數(shù)的修改，都需要重新請求轉(zhuǎn)碼才能完成，無法由終端用戶設(shè)置參數(shù)或者自適應用戶請求場景。
此外，從業(yè)務(wù)上看，視頻生產(chǎn)者無法預測視頻播放情況，會有視頻轉(zhuǎn)碼完卻沒有終端用戶播發(fā)的情況，為此開發(fā)者需要付出多余的視頻服務(wù)和存儲花費。
七牛實時流式轉(zhuǎn)碼
針對上述異步轉(zhuǎn)碼的局限性，七牛推出了實時轉(zhuǎn)碼服務(wù)。與異步轉(zhuǎn)碼相比，實時轉(zhuǎn)碼僅需“上傳-分發(fā)-播放”的流程，將轉(zhuǎn)碼和播放合二為一，即邊轉(zhuǎn)邊播，按需轉(zhuǎn)碼。實時轉(zhuǎn)碼使用流媒體協(xié)議（目前支持 HLS 協(xié)議）進行網(wǎng)絡(luò)分發(fā)，使用七牛多媒體處理服務(wù)進行分布式轉(zhuǎn)碼，使用七牛對象存儲服務(wù)作為基礎(chǔ)存儲，結(jié)合七牛CDN服務(wù)進行網(wǎng)絡(luò)加速，構(gòu)建了完整的轉(zhuǎn)碼播放方案。
云端收到用戶播放請求，讀取源視頻，根據(jù)播放參數(shù)將源視頻快速分割成子視頻分塊，向多媒體處理集群分發(fā)任務(wù)，并生成相應的播放索引（如 m3u8）返回給用戶。并發(fā)執(zhí)行的轉(zhuǎn)碼任務(wù)結(jié)果將緩存在云端，或者按用戶需求進行持久化存儲。通常，用戶按照索引依次請求視頻分塊，按序播放；而當遇到快捷或者拖拽時間軸時，云端會相應進行實時加速轉(zhuǎn)碼和任務(wù)二次調(diào)度，降低用戶播放卡頓。
七牛實時流式轉(zhuǎn)碼服務(wù)有如下優(yōu)點：
視頻生產(chǎn)者無須理解轉(zhuǎn)碼過程，無須等待轉(zhuǎn)碼任務(wù)完成，上傳完視頻后僅需按約定API協(xié)議編輯URL即可進行內(nèi)容分發(fā)，轉(zhuǎn)碼參數(shù)直接包含在鏈接中。
開發(fā)者解耦視頻轉(zhuǎn)碼服務(wù)和自身業(yè)務(wù)開發(fā)，降低心智負擔，加速業(yè)務(wù)開發(fā)。
轉(zhuǎn)碼請求和播放請求合二為一。終端用戶能夠按需發(fā)起請求，所見即所得；視頻生產(chǎn)者，僅需為熱播視頻付費，無需額外付出冷視頻轉(zhuǎn)碼和存儲成本。
音視頻分段并行轉(zhuǎn)碼，使用大規(guī)模多媒體計算集群進行計算，讓轉(zhuǎn)碼任務(wù)在云端可任意調(diào)度、遷移、擴展收縮，提高計算資源利用效率，降低成本。
實時轉(zhuǎn)碼播放請求延遲低，首屏快速打開，減少播放緩沖。
2. 多碼率自適應轉(zhuǎn)碼
單個碼率視頻分發(fā)的問題
在視頻分發(fā)之前，由于各個終端（iOS、Android、PC 端）的網(wǎng)絡(luò)帶寬、屏幕分辨率的不同，內(nèi)容提供者會為不同的客戶端生成固定碼率的視頻文件，這一定程度上保證了視頻的流暢性，但是這會帶來一定的問題。
由于端上播放的是某種碼率的視頻，在網(wǎng)絡(luò)帶寬、屏幕分辨率滿足的情況下，用戶無法選擇更高清晰度的碼率，沒法為用戶提供更好的播放體驗。反之，如果網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不好，用戶也無法切換到更低碼率的視頻，從而導致播放卡頓。
七牛多碼率自適應轉(zhuǎn)碼
單碼率視頻無法應對客戶端網(wǎng)絡(luò)帶寬環(huán)境的變化，提供給客戶優(yōu)質(zhì)的播放體驗，但是HLS多碼率自適應特性正好解決了這一問題。
HLS (全稱 HTTP Live Streaming)，是由蘋果公司提出的基于 HTTP 的流媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。利用該協(xié)議，客戶端可以接收持續(xù)的多媒體流來自于一個普通的 web 服務(wù)器。并且支持客戶端在不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬環(huán)境下，播放不同碼率、分辨率的視頻。
HLS 的實現(xiàn)原理是把整個多媒體文件切成一個個小的基于 HTTP 的資源 (MPEG-2 Transport Stream 格式的文件)，生成一個包含元數(shù)據(jù)的擴展 M3U (M3U8) Playlist 文件，每次只下載列表中的一些資源，客戶端根據(jù)帶寬環(huán)境可以選擇不同的的資源。M3U8 是一種播放多媒體列表的文件格式，可以指定一個或多個多媒體資源的位置，并且 M3U8 Playlist 中可以包含多個子 M3U8 文件。
七牛官方提供的 HLS 多碼率自適應功能，幫助客戶從單一原視頻，一步生成多碼率自適應的多媒體文件，只需要提供原始資源和操作命令。
