實(shí)時(shí)流式轉(zhuǎn)碼
目前國(guó)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(huì)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(shí)間，片源清晰度越高轉(zhuǎn)碼耗費(fèi)的時(shí)間越是長(zhǎng)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(jìn)行內(nèi)容分發(fā)播放，這會(huì)為視頻內(nèi)容的生產(chǎn)和消費(fèi)之間帶來一定延遲效應(yīng)。
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(huì)給開發(fā)者帶來一定的心智負(fù)擔(dān)。同時(shí)，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(dòng)都會(huì)影響上層業(yè)務(wù)。
再者，開發(fā)者需要預(yù)先設(shè)定轉(zhuǎn)碼參數(shù)，分辨率碼率等相對(duì)固定。任何對(duì)轉(zhuǎn)碼參數(shù)的修改，都需要重新請(qǐng)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(yīng)用戶請(qǐng)求場(chǎng)景。
此外，從業(yè)務(wù)上看，視頻生產(chǎn)者無法預(yù)測(cè)視頻播放情況，會(huì)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(chǔ)花費(fèi)。
七牛實(shí)時(shí)流式轉(zhuǎn)碼
針對(duì)上述異步轉(zhuǎn)碼的局限性，七牛推出了實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼服務(wù)。與異步轉(zhuǎn)碼相比，實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼使用流媒體協(xié)議(目前支持 HLS 協(xié)議)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分發(fā)，使用七牛多媒體處理服務(wù)進(jìn)行分布式轉(zhuǎn)碼，使用七牛對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)作為基礎(chǔ)存儲(chǔ)，結(jié)合七牛CDN服務(wù)進(jìn)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(qǐng)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(yīng)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(jìn)行持久化存儲(chǔ)。通常，用戶按照索引依次請(qǐng)求視頻分塊，按序播放;而當(dāng)遇到快捷或者拖拽時(shí)間軸時(shí)，云端會(huì)相應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)流式轉(zhuǎn)碼服務(wù)有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、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(jìn)行內(nèi)容分發(fā)，轉(zhuǎn)碼參數(shù)直接包含在鏈接中。
2、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(fù)擔(dān)，加速業(yè)務(wù)開發(fā)。
3、轉(zhuǎn)碼請(qǐng)求和播放請(qǐng)求合二為一。終端用戶能夠按需發(fā)起請(qǐng)求，所見即所得;視頻生產(chǎn)者，僅需為熱播視頻付費(fèi)，無需額外付出冷視頻轉(zhuǎn)碼和存儲(chǔ)成本。
4、音視頻分段并行轉(zhuǎn)碼，使用大規(guī)模多媒體計(jì)算集群進(jìn)行計(jì)算，讓轉(zhuǎn)碼任務(wù)在云端可任意調(diào)度、遷移、擴(kuò)展收縮，提高計(jì)算資源利用效率，降低成本。
5、實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)碼播放請(qǐng)求延遲低，首屏快速打開，減少播放緩沖。
多碼率自適應(yīng)轉(zhuǎn)碼
單個(gè)碼率視頻分發(fā)的問題
在視頻分發(fā)之前，由于各個(gè)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(huì)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(huì)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(yàn)。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(dǎo)致播放卡頓。
七牛多碼率自適應(yīng)轉(zhuǎn)碼
單碼率視頻無法應(yīng)對(duì)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(yàn)，但是HLS多碼率自適應(yīng)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(gè)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(shí)現(xiàn)原理是把整個(gè)多媒體文件切成一個(gè)個(gè)小的基于 HTTP 的資源 (MPEG-2 Transport Stream 格式的文件)，生成一個(gè)包含元數(shù)據(jù)的擴(kuò)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(gè)或多個(gè)多媒體資源的位置，并且 M3U8 Playlist 中可以包含多個(gè)子 M3U8 文件。
七牛官方提供的 HLS 多碼率自適應(yīng)功能，幫助客戶從單一原視頻，一步生成多碼率自適應(yīng)的多媒體文件，只需要提供原始資源和操作命令。實(shí)現(xiàn)原理如下圖所示：
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