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0 Antecedentes e intención original de HLS
HLS es un protocolo de transporte de red de medios de transmisión iniciado por Apple. Consulte la transmisión en vivo HTTP rfc8261. Su principio de funcionamiento es dividir todo el flujo en pequeños archivos basados en HTTP para descargar, y solo descargar algunos archivos cada vez. Cuando se reproduce el flujo de medios, el cliente puede elegir descargar los mismos recursos de muchas fuentes de respaldo diferentes a diferentes velocidades, lo que permite que la sesión de transmisión se adapte a diferentes velocidades de datos. Al iniciar una sesión de transmisión de medios, el cliente descargará un archivo de reproductor M3U (m3u8) extendido que contiene metadatos para buscar transmisiones de medios disponibles.
HLS solo solicita paquetes HTTP básicos. A diferencia de RTP, HLS puede atravesar cualquier firewall o servidor proxy que permita el paso de datos HTTP. También es fácil de usar redes de distribución de contenido para transportar flujos de medios.
Hay mucha información sobre HLS en Internet. Este documento organiza principalmente los conocimientos básicos del protocolo de medios de transmisión HLS de acuerdo con mi comprensión.
0.1 Requisitos de formato del protocolo HLS
Formato de empaquetado de video
Guarde el archivo m3u8 del índice TS
Formato de codificación de video: H264 (siempre que mpeg-ts lo admita, básicamente está bien, pero algunos formatos no son gratuitos; el audio es similar)
Formato de codificación de audio: AAC, MP3, AC-3
Ventaja de 0.2 HLS
El uso de HTTP estándar para transmitir datos tiene una mejor penetración de la red y resistencia de blindaje, y es más fácil para la transmisión de la red de distribución de contenido.
El propio protocolo HLS admite la adaptación de la tasa y el cliente puede cambiar a la tasa adecuada de acuerdo con las condiciones reales de la red.
El servicio de publicación de contenido de HLS es más simple, requiere menos equipo de sistema y es más fácil lograr el equilibrio de carga. HLS es un protocolo HTTP sin estado y los clientes solo necesitan descargarlo.
0.3 desventaja de HLS
El retraso es grande, especialmente en el caso de la transmisión en vivo, es difícil lograr un retraso de menos de 10 segundos (no excluir todo tipo de versiones mejoradas y algoritmos en Internet).
La generación de contenido requiere un alto rendimiento del codificador.
1 sistema HLS y arquitectura básica
HLS admite cifrado y autenticación en vivo o bajo demanda. Conceptualmente, HTTP generalmente incluye tres partes: servidor, editor y cliente.
1.1 servidor HLS
El servidor es principalmente responsable de codificar y encapsular los datos de los medios de entrada y de dividir los archivos encapsulados para cumplir con los requisitos del editor. Su salida puede ser datos sin procesar de audio y video, datos codificados o datos TS encapsulados. Esta entrada eventualmente se dividirá en el formato requerido por el editor a través de la herramienta de división. Hay tres partes involucradas
Codificador de medios.
El codificador multimedia codifica y encapsula principalmente las señales en tiempo real recopiladas de dispositivos de audio y video. En la codificación, se debe seleccionar el formato compatible con el cliente, como video H264 + audio aac. En la actualidad, el formato de encapsulación admitido por HLS es mpeg-ts o mpeg-es, que solo admite audio puro. Después de la codificación, el codificador puede transferir el formato encapsulado a la herramienta de segmentación a través de la red local u otros mecanismos.
Herramienta de segmentación
Según las diferentes fuentes de entrada, generalmente se divide en divisor de flujo y divisor de archivos.
Como sugiere el nombre, la principal diferencia entre ellos radica en el formato del archivo de entrada: la salida del divisor de flujo es el flujo mpeg-ts filtrado desde la red local, mientras que el divisor de archivos procesa el archivo TS encapsulado. Su principio de funcionamiento es similar: mpeg-ts se divide en una serie de archivos multimedia de igual longitud, pero estas pequeñas piezas se pueden reconstruir sin problemas, y el audio y el video son continuos durante la reproducción.
La herramienta de corte también crea un archivo de índice (. M3u8) que contiene información de índice que apunta a archivos multimedia individuales. Siempre que el divisor completa un nuevo archivo multimedia, actualiza el archivo de índice. El índice se utiliza para registrar la ubicación y la accesibilidad de los archivos multimedia. En este proceso, la herramienta de fragmentación puede cifrar cada fragmento y crear un archivo de clave para él.
El formato de. M3u8 se describe en detalle a continuación.
1.2 Terminal de distribución HLS
El distribuidor HLS es relativamente sencillo, siempre que se utilice el servidor de red estándar. Son responsables de recibir las solicitudes de los clientes y enviar los archivos y recursos multimedia procesados al cliente. Si la concurrencia es grande, es posible que se necesite una red de borde u otra red de distribución de contenido.
El sistema de distribución es un servidor web o un sistema de almacenamiento en caché web, que puede enviar archivos multimedia y archivos de índice a los clientes a través de HTTP. En la mayoría de los casos, no es necesario configurar servidores y módulos adicionales antes de distribuir el contenido, y solo se necesita una pequeña configuración para que funcione normalmente en el servidor web. Para obtener una configuración detallada, consulte la implementación de transmisión en vivo HTTP.
1.3 cliente HLS
El cliente es responsable de seleccionar los recursos de solicitud apropiados, los recursos del descargador y luego decodificar la pantalla (toda la función del reproductor).
El cliente generalmente usa la URL proporcionada para identificar la información de la secuencia, comenzando por obtener el archivo de índice. Este archivo de índice generalmente proporciona la ubicación de los archivos multimedia disponibles, las claves de descifrado y otras transmisiones opcionales. Una vez que el cliente selecciona la transmisión, comienza a descargar cada archivo multimedia disponible en secuencia. Cada archivo contiene una porción continua de una secuencia específica. Siempre que el cliente descargue suficientes datos, puede comenzar a decodificar los datos y mostrarlos.
Si es necesario, el cliente es responsable de leer todas las claves de descifrado, autenticación o proporcionar al usuario una interfaz para autenticación o descifrado.
El cliente puede continuar este proceso hasta que encuentre la etiqueta # ext-x-endlist en el archivo de índice. Si la etiqueta no existe, significa que el archivo de índice es una fuente en vivo y el cliente necesita actualizar el archivo de índice con regularidad para repetir el proceso anterior.
En el sistema HLS más común, el codificador duro se usa para codificar el audio de entrada como AAC y el video de entrada como h264, y los dos se reutilizan en mpeg-ts, y luego se divide en una serie de pequeños archivos TS usando la herramienta de corte; estos archivos se pueden colocar en el servidor web. La herramienta de corte también crea y mantiene un archivo de índice (llamado. M3u8 en HLS), que contiene una lista de archivos multimedia disponibles. La URL del archivo de índice se publica en el servidor web. El cliente puede leer el archivo de índice y luego solicitar los archivos multimedia enumerados en orden. Estas piezas se pueden tocar sin problemas. Una configuración típica del sistema es la siguiente:
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