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hls协议(最清晰的讲解)

゛舞魅﹏筱ル 回答数0 浏览数775
今天来介绍一下HLS协议,这个协议是由苹果公司提出并推广开来的。来一段维基百科的定义。

协议简介

HLS协议规定:

  • 视频的封装格式是TS。
  • 视频的编码格式为H264,音频编码格式为MP3、AAC或者AC-3。
  • 除了TS视频文件本身,还定义了用来控制播放的m3u8文件(文本文件)。
为啥苹果要提出HLS这个协议,其实他的主要是为了解决RTMP协议存在的一些问题。比如RTMP协议不使用标准的HTTP接口传输数据,所以在一些特殊的网络环境下可能被防火墙屏蔽掉。但是HLS由于使用的HTTP协议传输数据,不会遇到被防火墙屏蔽的情况(该不会有防火墙连80接口都不放过吧)。
另外于负载,RTMP是一种有状态协议,很难对视频服务器进行平滑扩展,因为需要为每一台播放视频流的客户端维护状态。而HLS基于无状态协议(HTTP),客户端只是按照顺序使用下载存储在服务器的普通TS文件,做负责均衡如同普通的HTTP文件服务器的负载均衡一样简单。
另外HLS协议本身实现了码率自适应,不同带宽的设备可以自动切换到最适合自个码率的视频播放。其实HLS最大的优势就是他的亲爹是苹果。苹果在自家的iOS设备上只提供对HLS的原生支持,并且放弃了flash。Android也迫于平果的“淫威”原生支持了HLS。这样一来flv,rtmp这些Adobe的视频方案要想在移动设备上播放需要额外下点功夫。当然flash对移动设备造成很大的性能压力确实也是自身的问题。
但HLS也有一些无法跨越的坑,比如采用HLS协议直播的视频延迟时间无法下到10秒以下,而RTMP协议的延迟最低可以到3、4秒左右。所以说对直播延迟比较敏感的服务请慎用HLS


图片来源于苹果官网
来解释一下这张图,从左到右讲,左下方的inputs的视频源是指什么格式都无所谓,他与server之间的通信协议也可以任意(比如RTMP),总之只要把视频数据传输到服务器上即可。这个视频在server服务器上被转换成HLS格式的视频(既TS和m3u8文件)文件。细拆分来看server里面的Media encoder的是一台转码模块负责将视频源中的视频数据转码到目标编码格式(H264)的视频数据,视频源的编码格式可以是任何的视频编码格式(参考《视频技术基础》)。转码成H264视频数据之后,在stream segmenter模块将视频切片,切片的结果就是index file(m3u8)和ts文件了。图中的Distribution其实只是一台普通的HTTP文件服务器,然后客户端只需要访问一级index文件的路径就会自动播放HLS视频流了。
HLS的index文件

所谓index文件就是之前说的m3u8文本文件。


图片来源于苹果官网
如上图所示,客户端播放HLS视频流的逻辑其实非常简单,先下载一级Index file,它里面记录了二级索引文件(Alternate-A、Alternate-B、Alternate-C)的地址,然后客户端再去下载二级索引文件,二级索引文件中又记录了TS文件的下载地址,这样客户端就可以按顺序下载TS视频文件并连续播放。
一级index文件

视频源:https://dco4urblvsasc.cloudfront.net/811/81095_ywfZjAuP/game/index.m3u8

bandwidth指定视频流的比特率,PROGRAM-ID无用无需关注,每一台#EXT-X-STREAM-INF的下一行是二级index文件的路径,可以用相对路径也可以用绝对路径。例子中用的是相对路径。这个文件中记录了不同比特率视频流的二级index文件路径,客户端可以自个判断自个的现行网络带宽,来决定播放哪一台视频流。也可以在网络带宽变化的时候平滑切换到和带宽匹配的视频流。

二级文件实际负责给出ts文件的下载地址,这里同样使用了相对路径。#EXTINF表示每个ts切片视频文件的时长。#EXT-X-TARGETDURATION指定当前视频流中的切片文件的最大时长,也就是说这些ts切片的时长不能大于#EXT-X-TARGETDURATION的值。#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:VOD的意思是当前的视频流并不是一台直播流,而是点播流,换句话说就是该视频的全部的ts文件已经被生成好了,#EXT-X-ENDLIST这个表示视频结束,有这个标志同时也说明当前的流是一台非直播流。
播放模式


  • 点播VOD的特点就是当前时间点可以获取到所有index文件和ts文件,二级index文件中记录了所有ts文件的地址。这种模式允许客户端访问全部内容。上面的例子中就是一台点播模式下的m3u8的结构。
  • Live 模式就是实时生成M3u8和ts文件。它的索引文件一直处于动态变化的,播放的时候需要不断下载二级index文件,以获得最新生成的ts文件播放视频。如果一台二级index文件的末尾没有#EXT-X-ENDLIST标志,说明它是一台Live视频流。
客户端在播放VOD模式的视频时其实只需要下载一次一级index文件和二级index文件就可以得到所有ts文件的下载地址,除非客户端进行比特率切换,否则无需再下载任何index文件,只需顺序下载ts文件并播放就可以了。但是Live模式下略有不同,因为播放的同时,新ts文件也在被生成中,所以客户端实际上是下载一次二级index文件,然后下载ts文件,再下载二级index文件(这个时候这个二级index文件已经被重写,记录了新生成的ts文件的下载地址),再下载新ts文件,如此反复进行播放。
附原文链接:https://blog.csdn.net/weiyuefei/article/details/70257616?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522164682608016781683962952%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=164682608016781683962952&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-3-70257616.pc_search_result_cache&utm_term=hls&spm=1018.2226.3001.4187
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