HTTP Live Streaming直播(iOS直播)技術分析與實現
不經意間發現，大半年沒寫部落格了，自覺汗顏。實則2012後半年（2018年注：這是我以前寫的文章，不要奇怪時間了），家中的事一樣接著一樣發生，實在是沒有時間。快過年了，總算忙裡偷閒，把最近的一些技術成果，總結成了文章，與大家分享。
前些日子，也是專案需要，花了一些時間研究了HTTP Live Streaming（HLS）技術，並實現了一個HLS編碼器HLSLiveEncoder，當然，C++寫的。其功能是採集攝像頭與麥克風，實時進行H.264視訊編碼和AAC音訊編碼，並按照HLS的協議規範，生成分段的標準TS檔案以及m3u8索引檔案。通過我的HLSLiveEncoder和第三方Http伺服器（例如：Nginx），成功實現了HTTP Live Streaming
直播，並在iphone上測試通過。我就把這當中的一些收穫寫在這裡。
HLS技術要點分析
HTTP Live Streaming（HLS）是蘋果公司(Apple Inc.)實現的基於HTTP的流媒體傳輸協議，可實現流媒體的直播和點播，主要應用在iOS系統，為iOS裝置（如iPhone、iPad）提供音視訊直播和點播方案。HLS點播，基本上就是常見的分段HTTP點播，不同在於，它的分段非常小。要實現HLS點播，重點在於對媒體檔案分段，目前有不少開源工具可以使用，這裡我就不再討論，只談HLS直播技術。
相對於常見的流媒體直播協議，例如RTMP協議、RTSP協議、MMS協議等，HLS直播最大的不同在於，直播客戶端獲取到的，並不是一個完整的資料流。HLS協議在伺服器端將直播資料流儲存為連續的、很短時長的媒體檔案（MPEG-TS
根據以上的瞭解要實現HTTP Live Streaming直播，需要研究並實現以下技術關鍵點
- 採集視訊源和音訊源的資料
- 對原始資料進行H264編碼和AAC編碼
- 視訊和音訊資料封裝為MPEG-TS包
- HLS分段生成策略及m3u8索引檔案
- HTTP傳輸協議
其中第1點和第2點，我之前的文章中已經提到過了，而最後一點，我們可以藉助現有的HTTP伺服器，所以，實現第3點和第4點是關鍵所在。
程式框架與實現
通過以上分析，實現HLS LiveEncoder直播編碼器，其邏輯和流程基本上很清楚了：分別開啟音訊與視訊編碼執行緒，通過DirectShow（或其他）技術來實現音視訊採集，隨後分別呼叫libx264和libfaac進行視訊和音訊編碼。兩個編碼執行緒實時編碼音視訊資料後，根據自定義的分片策略，儲存在某個MPEG-TS格式分段檔案中，當完成一個分段檔案的儲存後，更新m3u8索引檔案。如下圖所示：
上圖中HLSLiveEncoder當收到視訊和音訊資料後，需要首先判斷，當前分片是否應該結束，並建立新分片，以延續TS分片的不斷生成。需要注意的是，新的分片，應當從關鍵幀開始，防止播放器解碼失敗。核心程式碼如下所示：
TsMuxer的介面也是比較簡單的。
HLS分段生成策略和m3u8
1. 分段策略
- HLS的分段策略，基本上推薦是10秒一個分片，當然，具體時間還要根據分好後的分片的實際時長做標註
- 通常來說，為了快取等方面的原因，在索引檔案中會保留最新的三個分片地址，以類似“滑動視窗”的形式，進行更新。
2. m3u8檔案簡介
m3u8，是HTTP Live Streaming直播的索引檔案。m3u8基本上可以認為就是.m3u格式檔案，區別在於，m3u8檔案使用UTF-8字元編碼。
#EXTM3U m3u檔案頭，必須放在第一行
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE 第一個TS分片的序列號
#EXT-X-TARGETDURATION 每個分片TS的最大的時長
#EXT-X-ALLOW-CACHE 是否允許cache
#EXT-X-ENDLIST m3u8檔案結束符
#EXTINF extra info，分片TS的資訊，如時長，頻寬等一個簡單的m3u8索引檔案
執行效果
在Nginx工作目錄下啟動HLSLiveEncoder，並用VLC播放器連線播放
通過iPhone播放的效果
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