王旭鵬

（永吉縣融媒體中心，吉林 吉林 132100）

0 引 言

隨著通信領(lǐng)域4G技術(shù)的成熟和移動終端性能的迭代，互聯(lián)網(wǎng)覆蓋程度不斷加深，人們的信息獲取渠道發(fā)生了深刻的變革。無論是傳統(tǒng)媒體還是新興自媒體，都在分享技術(shù)革新帶來的流量紅利。直播和短視頻風(fēng)頭一時無兩，政府機關(guān)、企事業(yè)單位、社會團體及個人都能夠通過這種形式傳遞資訊和正能量的價值觀。由于成本和技術(shù)門檻受限，RTMP推流直播應(yīng)運而生，這種模塊化的傳輸協(xié)議可以實現(xiàn)用戶多樣化的直播需求，使得即時直播更加便捷化和智能化。

1 傳統(tǒng)直播系統(tǒng)的局限

傳統(tǒng)直播主要通過便攜式衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)或衛(wèi)星車來實現(xiàn)，將固定機位的攝像機拍攝到的現(xiàn)場畫面轉(zhuǎn)換為SDI信號，匯聚至現(xiàn)場進行切換或轉(zhuǎn)播，再利用衛(wèi)星實時傳輸回電視臺，由總控矩陣進行解碼，完成直播[1]。經(jīng)過幾十年的發(fā)展和完善，傳統(tǒng)直播系統(tǒng)十分穩(wěn)定，每年的春節(jié)聯(lián)歡晚會可以保證全球數(shù)十億人次同時正常收看。但是高昂的硬件成本和復(fù)雜的操作、維護限制了其應(yīng)用場景，除了專業(yè)的媒體機構(gòu)以外，其他團體和個人很難滿足這種應(yīng)用條件。

2 推流直播的優(yōu)勢

推流直播通過推流器將拍攝到的視頻、音頻信號進行編碼，采用通用的傳輸協(xié)議將其加工成適合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的信號數(shù)據(jù)流，再將其通過移動通信或者光纖網(wǎng)絡(luò)推送至對應(yīng)的服務(wù)器平臺，通過資源分配實現(xiàn)直播。

和傳統(tǒng)直播相比，推流直播的設(shè)備集成化程度更高，操作也更加便捷。直播人員可以通過成本低廉、便于攜帶的微型推流器實現(xiàn)信號源的采集、加工及推送，輕松掌握操作和維護方法，無需學(xué)習(xí)過多的專業(yè)技術(shù)知識，非常適合平民化、常態(tài)化的直播架構(gòu)。

3 推流直播的基本原理

3.1 推流直播原理

推流直播原理如圖1所示。推流的過程首先需要通過傳感器設(shè)備（Sensor equipment）得到初始的視頻數(shù)據(jù)（YUV）和音頻數(shù)據(jù)（AAC）作為數(shù)據(jù)采樣，之后采用編碼的方式來進行數(shù)據(jù)壓縮，可以通過硬編碼（API）或軟編碼（FFMpeg）處理音視頻數(shù)據(jù)，分別得到已編碼的H.264/H.265（規(guī)格更高）視頻數(shù)據(jù)和AAC音頻數(shù)據(jù)，再對應(yīng)各自FLV、TS、MPEG-TS等封裝格式，利用相應(yīng)的傳輸協(xié)議推送流上傳至服務(wù)器，由服務(wù)器進行相關(guān)協(xié)議的分發(fā)。

圖1 推流直播原理圖

3.2 拉 流

拉流的過程則需要對二進制數(shù)據(jù)進行解析，從而得到具體的流信息，再對應(yīng)各自FLV、TS、MPEG-TS等封裝格式進行解復(fù)用（demux）操作，獲取已編碼的H.264/H.265（規(guī)格更高）視頻數(shù)據(jù)和AAC音頻數(shù)據(jù)。解壓音視頻數(shù)據(jù)同樣可以采用硬解碼（API）或軟解碼（FFMpeg）的方式，通過相應(yīng)的解碼操作可以重現(xiàn)初始的YUV、AAC音視頻數(shù)據(jù)。由于音頻和視頻解碼相互獨立，因此完成后需要影音同步操作。

用戶在各類終端上登錄直播應(yīng)用，通過應(yīng)用觀看直播以及互動。

4 推流直播涉及到的技術(shù)應(yīng)用

4.1 4G（5G）回傳技術(shù)

4G直播技術(shù)建構(gòu)在4G網(wǎng)絡(luò)回傳技術(shù)之上?！爸悄芙K端+4G背包”的網(wǎng)絡(luò)IP回傳使得隨時隨地的網(wǎng)絡(luò)直播得以實現(xiàn)，幾乎當(dāng)前所有的新媒體均以此為主導(dǎo)[2]。

4G回傳網(wǎng)絡(luò)中，中國電信、中國聯(lián)通以及中國移動分別采用不同的架構(gòu)。中國電信、中國聯(lián)通采用IPRAN，中國移動則采用PTN。PTN和IPRAN設(shè)備從本質(zhì)上來說分別對應(yīng)使用非傳統(tǒng)協(xié)議的二層的交換機和三層的路由器。PTN所使用的是MPLS-TP協(xié)議，而IPRAN使用的則是IP-MPLS協(xié)議，相同點在于兩者都通過包交換的LSP通道來進行傳輸，而不是SDH的時隙。

4G回傳技術(shù)可以讓推流器加工過的數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)運營商的移動無線信號傳輸，經(jīng)由eNodeB基站傳輸至核心網(wǎng)，并實現(xiàn)超遠程通信。在流媒體服務(wù)器的推送下，理論上推流直播在通信信號覆蓋的地區(qū)就能夠達成。

第五代移動通信技術(shù)（5G）打造了高效的信息通信平臺，在技術(shù)層面上全面超越4G，為物聯(lián)網(wǎng)的全面普及創(chuàng)造了條件。5G網(wǎng)絡(luò)采用了新的空中接口技術(shù)，可以為移動用戶提供更大的帶寬和更低的時間延遲，并且抗同頻干擾和多普勒效應(yīng)的能力更強。5G回傳技術(shù)承載的推流直播更加安全可靠。

4.2 P2P技術(shù)與流媒體技術(shù)

P2P技術(shù)是覆蓋層網(wǎng)絡(luò)的拓展，與C/S（客戶機/ 服務(wù)器）架構(gòu)的差異性在于，P2P能夠?qū)崿F(xiàn)點對點兩端對等的網(wǎng)絡(luò)信息交換。由于C/S架構(gòu)中服務(wù)器數(shù)量有限，所以其承載能力受限，而P2P網(wǎng)絡(luò)采用分散式的資源供需，其中任意一個節(jié)點既為其他節(jié)點提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，同時也享有其他節(jié)點提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而可以避免單一點失效的弊端。

P2P網(wǎng)絡(luò)采用DHT結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)3種不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式。語音通信、文件共享、在線游戲支撐平臺、流媒體直播與點播以及分布式科學(xué)計算等方面都或多或少地應(yīng)用了這3種P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

作為一種傳輸技術(shù)，流媒體在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)播放所使用的方式為流式傳輸。流媒體特定編碼媒體資料，并將媒體資料轉(zhuǎn)化為流式傳輸?shù)倪B續(xù)時基媒體在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。用戶可以通過流媒體在下載的同時進行播放，故流媒體也被稱為流式媒體。

流媒體從傳輸方式上分為順序流式傳輸和實時流式傳播，分別采用HTTP/FTP服務(wù)器和特定的Streaming服務(wù)器。連續(xù)、實時、時序是流媒體最為顯著的特性，因此流媒體具有非常低的觸發(fā)延遲，基本不占用系統(tǒng)緩存。

5 RTMP協(xié)議簡述

RTMP（Real Time Messaging Protocol）協(xié)議來源于TCP協(xié)議（傳輸層通信協(xié)議），是Adobe公司開發(fā)的一種開放協(xié)議，專門為服務(wù)器和Flash播放器之間的影音傳輸編寫。

使用RTMP協(xié)議時，用戶通過網(wǎng)絡(luò)連接到FMS（Flash Media Server）或Red5服務(wù)器，采用FLV tag的視頻封裝模式，數(shù)據(jù)分段采用連續(xù)流，延遲很低，可以實時播放服務(wù)器上儲存的FLV文件，并且能夠在任意時間節(jié)點上選擇視頻播放，和HTTP方式不同之處在于避免了完整緩存FLV文件到本地的麻煩。RTMP協(xié)議的優(yōu)點在于無需占用大量本地緩存，為客戶終端節(jié)省空間，同時具有FLV的良好保密性，不足之處在于比較消耗服務(wù)器資源。

RTMP協(xié)議的端口號為1935，普通網(wǎng)絡(luò)用戶均可使用，包括非IOS平臺用戶，兼容性比較強。RTMP協(xié)議是一個協(xié)議族，包括RTMP基本協(xié)議及RTMP T/RTMP S/RTMP E等多種變種。

RTMP協(xié)議具有以下優(yōu)點：一方面，不同于HLS之類的TS分片索引需要20～30 s的延遲，RTMP延時很小，通常為1～3 s；另一方面，RTMP協(xié)議基于TCP協(xié)議開發(fā)，可以與服務(wù)器長時間建立連接，避免握手、揮手產(chǎn)生的消耗。同時，RTMP協(xié)議也存在一些弱勢之處，如在IOS平臺上并沒有提供原生的支持RTMP的播放器軟件，想要支持RTMP協(xié)議，需要單獨開發(fā)對應(yīng)的播放器才能適用。

當(dāng)下直播行業(yè)大部分直播業(yè)務(wù)都會選擇用RTMP作為流媒體協(xié)議。通常會將數(shù)據(jù)流封裝成FLV通過HTTP提供出去。

6 RTMP推流直播的技術(shù)參數(shù)

RTMP推流直播的技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 RTMP推流直播的技術(shù)參數(shù)

編碼算法方面，H.264在市場上應(yīng)用較多，包含Highprofile、Mainprofile、Baselineprofile三個級別。H.265是新的編碼協(xié)議，也是H.264的升級版。H.265標(biāo)準(zhǔn)保留H.264原來的某些技術(shù)，同時對一些技術(shù)加以改進。新技術(shù)使用先進的技術(shù)用以改善碼流、編碼質(zhì)量、延時和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系，達到最優(yōu)化設(shè)置。同樣的畫質(zhì)和同樣的碼率下，H.265比H.264占用的存儲空間理論上要少50%。如果存儲空間一樣大，那么意味著在相同的碼率下，H.265會比H2.64的畫質(zhì)要高一些，理論值為30%～40%。

碼率控制方面具有CBR（固定碼率）和VBR（可變碼率）兩種。CBR畫面穩(wěn)定，VBR可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)整畫面質(zhì)感和清晰度。

7 RTMP推流直播的應(yīng)用場景

對于政府機關(guān)、企事業(yè)單位用戶來講，宣傳國家的大政方針、落實政府政策部署以及公開本單位的必要事務(wù)決策，都可以借助RTMP推流直播來實現(xiàn)。比如《民法典》的頒布，相關(guān)單位在網(wǎng)上采用RTMP直播方式進行了專業(yè)的條款解讀、新舊對比，獲得觀眾的一致好評，以人們喜聞樂見的方式推廣了法制教育、體現(xiàn)了法治精神，更節(jié)省了國家工作人員的工作成本，一舉兩得。另外，在2020年年初新冠肺炎疫情形式相對嚴峻期間，學(xué)校作為人員密集場所，都實施了嚴格的封閉管控，學(xué)生們只能在家學(xué)習(xí)。得益于各個平臺提供的RTMP推流直播服務(wù)（會議室模式），保證教學(xué)任務(wù)正常進行的全國范圍網(wǎng)課得以順利展開。

對于傳統(tǒng)媒體來說，RTMP推流直播也有很高的應(yīng)用價值。例如，廣播電視臺紛紛開通了地方性的景觀直播，一方面，人們可以足不出戶地欣賞全國各地的名山大川、名勝古跡，節(jié)約了外出成本；另一方面，電視臺也可以借此提供更加鮮活的新聞報道，創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)增長點。主流報刊、出版機構(gòu)的網(wǎng)站紛紛開通了直播模塊，RTMP推流直播作為一項新興的多媒體技術(shù)被廣泛應(yīng)用。不拘泥于傳統(tǒng)的報道模式，即時直播加實時反饋的形式讓新聞更加生動、富有感染力。

對于社會團體和個人來說，RTMP推流直播為其創(chuàng)造了一個低成本的展示平臺，使其可以隨時隨地向大眾分享符合法律法規(guī)和道德觀念的直播內(nèi)容，既可以提高自身知名度、獲得流量反饋，又可以間接地豐富互聯(lián)網(wǎng)文化娛樂內(nèi)容。同時，相關(guān)單位的有力監(jiān)管也可以剔除負面糟粕，保證中國特色社會主義先進文化的優(yōu)先傳播。

8 RTMP推流直播的意義與影響

RTMP推流直播為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級增加了新的渠道?！霸瀑徫铩薄霸茖W(xué)習(xí)”“云演出”等各種各樣的直播創(chuàng)新層出不窮，尤其是在我國經(jīng)濟新常態(tài)的背景下，為實體經(jīng)濟向互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型提供了機會。

正是由于RTMP推流直播產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的深度融合，疫情影響恢復(fù)期間，RTMP推流直播的經(jīng)濟價值、社會價值得到了極大發(fā)揮。在經(jīng)濟層面，電商直播的帶貨形式吸引了各類主播的參與，甚至不少“第一書記”也親自掛帥，通過直播幫助銷售本地農(nóng)副產(chǎn)品，成為扶貧的新形式。在文化層面，疫情期間，各大直播平臺響應(yīng)教育部“停課不停學(xué)”的號召，為教師在線授課提供了免費直播平臺，甚至清華大學(xué)、北京大學(xué)等頂尖學(xué)府也開展了面向全民的直播授課，使優(yōu)質(zhì)教育共享、促進教育公平和教育創(chuàng)新邁出了一大步。還有不少公司嘗試與直播平臺合作，采用云演出的方式，為用戶提供免費的RTMP推流直播，創(chuàng)新了觀看渠道，通過線上流量，帶來了更為廣泛的受眾，為優(yōu)質(zhì)文化藝術(shù)資源的普及起到了推動作用。

9 結(jié) 語

RTMP推流直播可以實現(xiàn)用戶多樣化的直播需求，使得即時直播更加便捷化和智能化，適用于多種場景，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級增加了新的渠道。相信會有越來有多的人關(guān)注到RTMP推流直播衍生出來的創(chuàng)新模式，利用它的優(yōu)勢創(chuàng)造出更多價值。