RTMP推流直播在媒體融合時(shí)代的意義與影響

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(dòng)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(wú)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(lái)的流量紅利。直播和短視頻風(fēng)頭一時(shí)無(wú)兩，政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、社會(huì)團(tuán)體及個(gè)人都能夠通過(guò)這種形式傳遞資訊和正能量的價(jià)值觀。由于成本和技術(shù)門(mén)檻受限，RTMP推流直播應(yīng)運(yùn)而生，這種模塊化的傳輸協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)用戶多樣化的直播需求，使得即時(shí)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(guò)便攜式衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)或衛(wèi)星車(chē)來(lái)實(shí)現(xiàn)，將固定機(jī)位的攝像機(jī)拍攝到的現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面轉(zhuǎn)換為SDI信號(hào)，匯聚至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行切換或轉(zhuǎn)播，再利用衛(wèi)星實(shí)時(shí)傳輸回電視臺(tái)，由總控矩陣進(jìn)行解碼，完成直播[1]。經(jīng)過(guò)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(huì)可以保證全球數(shù)十億人次同時(shí)正常收看。但是高昂的硬件成本和復(fù)雜的操作、維護(hù)限制了其應(yīng)用場(chǎng)景，除了專(zhuān)業(yè)的媒體機(jī)構(gòu)以外，其他團(tuán)體和個(gè)人很難滿足這種應(yīng)用條件。

2 推流直播的優(yōu)勢(shì)

推流直播通過(guò)推流器將拍攝到的視頻、音頻信號(hào)進(jìn)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(hào)數(shù)據(jù)流，再將其通過(guò)移動(dòng)通信或者光纖網(wǎng)絡(luò)推送至對(duì)應(yīng)的服務(wù)器平臺(tái)，通過(guò)資源分配實(shí)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(guò)成本低廉、便于攜帶的微型推流器實(shí)現(xiàn)信號(hào)源的采集、加工及推送，輕松掌握操作和維護(hù)方法，無(wú)需學(xué)習(xí)過(guò)多的專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)，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(guò)程首先需要通過(guò)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(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，可以通過(guò)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(duì)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(jìn)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(guò)程則需要對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，從而得到具體的流信息，再對(duì)應(yīng)各自FLV、TS、MPEG-TS等封裝格式進(jìn)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(guò)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(dú)立，因此完成后需要影音同步操作。

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

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。“智能終端+4G背包”的網(wǎng)絡(luò)IP回傳使得隨時(shí)隨地的網(wǎng)絡(luò)直播得以實(shí)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(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通以及中國(guó)移動(dòng)分別采用不同的架構(gòu)。中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通采用IPRAN，中國(guó)移動(dòng)則采用PTN。PTN和IPRAN設(shè)備從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)分別對(duì)應(yīng)使用非傳統(tǒng)協(xié)議的二層的交換機(jī)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(diǎn)在于兩者都通過(guò)包交換的LSP通道來(lái)進(jìn)行傳輸，而不是SDH的時(shí)隙。

4G回傳技術(shù)可以讓推流器加工過(guò)的數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)無(wú)線信號(hào)傳輸，經(jīng)由eNodeB基站傳輸至核心網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)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(hào)覆蓋的地區(qū)就能夠達(dá)成。

第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）打造了高效的信息通信平臺(tái)，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(dòng)用戶提供更大的帶寬和更低的時(shí)間延遲，并且抗同頻干擾和多普勒效應(yīng)的能力更強(qiáng)。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(jī)/ 服務(wù)器）架構(gòu)的差異性在于，P2P能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)兩端對(duì)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(gè)節(jié)點(diǎn)既為其他節(jié)點(diǎn)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，同時(shí)也享有其他節(jié)點(diǎn)提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而可以避免單一點(diǎn)失效的弊端。

P2P網(wǎng)絡(luò)采用DHT結(jié)構(gòu)、樹(shù)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(yǔ)音通信、文件共享、在線游戲支撐平臺(tái)、流媒體直播與點(diǎn)播以及分布式科學(xué)計(jì)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(shí)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(shí)基媒體在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。用戶可以通過(guò)流媒體在下載的同時(shí)進(jìn)行播放，故流媒體也被稱(chēng)為流式媒體。

流媒體從傳輸方式上分為順序流式傳輸和實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)、時(shí)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(jiǎn)述

RTMP（Real Time Messaging Protocol）協(xié)議來(lái)源于TCP協(xié)議（傳輸層通信協(xié)議），是Adobe公司開(kāi)發(fā)的一種開(kāi)放協(xié)議，專(zhuān)門(mén)為服務(wù)器和Flash播放器之間的影音傳輸編寫(xiě)。

使用RTMP協(xié)議時(shí)，用戶通過(guò)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(shí)時(shí)播放服務(wù)器上儲(chǔ)存的FLV文件，并且能夠在任意時(shí)間節(jié)點(diǎn)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(diǎn)在于無(wú)需占用大量本地緩存，為客戶終端節(jié)省空間，同時(shí)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(hào)為1935，普通網(wǎng)絡(luò)用戶均可使用，包括非IOS平臺(tái)用戶，兼容性比較強(qiáng)。RTMP協(xié)議是一個(gè)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(diǎn)：一方面，不同于HLS之類(lèi)的TS分片索引需要20～30 s的延遲，RTMP延時(shí)很小，通常為1～3 s；另一方面，RTMP協(xié)議基于TCP協(xié)議開(kāi)發(fā)，可以與服務(wù)器長(zhǎng)時(shí)間建立連接，避免握手、揮手產(chǎn)生的消耗。同時(shí)，RTMP協(xié)議也存在一些弱勢(shì)之處，如在IOS平臺(tái)上并沒(méi)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(dú)開(kāi)發(fā)對(duì)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(huì)選擇用RTMP作為流媒體協(xié)議。通常會(huì)將數(shù)據(jù)流封裝成FLV通過(guò)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(chǎng)上應(yīng)用較多，包含Highprofile、Mainprofile、Baselineprofile三個(gè)級(jí)別。H.265是新的編碼協(xié)議，也是H.264的升級(jí)版。H.265標(biāo)準(zhǔn)保留H.264原來(lái)的某些技術(shù)，同時(shí)對(duì)一些技術(shù)加以改進(jìn)。新技術(shù)使用先進(jìn)的技術(shù)用以改善碼流、編碼質(zhì)量、延時(shí)和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系，達(dá)到最優(yōu)化設(shè)置。同樣的畫(huà)質(zhì)和同樣的碼率下，H.265比H.264占用的存儲(chǔ)空間理論上要少50%。如果存儲(chǔ)空間一樣大，那么意味著在相同的碼率下，H.265會(huì)比H2.64的畫(huà)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(huà)面穩(wěn)定，VBR可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)整畫(huà)面質(zhì)感和清晰度。

7 RTMP推流直播的應(yīng)用場(chǎng)景

對(duì)于政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位用戶來(lái)講，宣傳國(guó)家的大政方針、落實(shí)政府政策部署以及公開(kāi)本單位的必要事務(wù)決策，都可以借助RTMP推流直播來(lái)實(shí)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(jìn)行了專(zhuān)業(yè)的條款解讀、新舊對(duì)比，獲得觀眾的一致好評(píng)，以人們喜聞樂(lè)見(jiàn)的方式推廣了法制教育、體現(xiàn)了法治精神，更節(jié)省了國(guó)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(duì)嚴(yán)峻期間，學(xué)校作為人員密集場(chǎng)所，都實(shí)施了嚴(yán)格的封閉管控，學(xué)生們只能在家學(xué)習(xí)。得益于各個(gè)平臺(tái)提供的RTMP推流直播服務(wù)（會(huì)議室模式），保證教學(xué)任務(wù)正常進(jìn)行的全國(guó)范圍網(wǎng)課得以順利展開(kāi)。

對(duì)于傳統(tǒng)媒體來(lái)說(shuō)，RTMP推流直播也有很高的應(yīng)用價(jià)值。例如，廣播電視臺(tái)紛紛開(kāi)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(guó)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(tái)也可以借此提供更加鮮活的新聞報(bào)道，創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。主流報(bào)刊、出版機(jī)構(gòu)的網(wǎng)站紛紛開(kāi)通了直播模塊，RTMP推流直播作為一項(xiàng)新興的多媒體技術(shù)被廣泛應(yīng)用。不拘泥于傳統(tǒng)的報(bào)道模式，即時(shí)直播加實(shí)時(shí)反饋的形式讓新聞更加生動(dòng)、富有感染力。

對(duì)于社會(huì)團(tuán)體和個(gè)人來(lái)說(shuō)，RTMP推流直播為其創(chuàng)造了一個(gè)低成本的展示平臺(tái)，使其可以隨時(shí)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(lè)內(nèi)容。同時(shí)，相關(guān)單位的有力監(jiān)管也可以剔除負(fù)面糟粕，保證中國(guó)特色社會(huì)主義先進(jìn)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(jí)增加了新的渠道?！霸瀑?gòu)物”“云學(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(guó)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)的背景下，為實(shí)體經(jīng)濟(jì)向互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型提供了機(jī)會(huì)。

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(jì)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值得到了極大發(fā)揮。在經(jīng)濟(jì)層面，電商直播的帶貨形式吸引了各類(lèi)主播的參與，甚至不少“第一書(shū)記”也親自掛帥，通過(guò)直播幫助銷(xiāo)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(tái)響應(yīng)教育部“停課不停學(xué)”的號(hào)召，為教師在線授課提供了免費(fèi)直播平臺(tái)，甚至清華大學(xué)、北京大學(xué)等頂尖學(xué)府也開(kāi)展了面向全民的直播授課，使優(yōu)質(zhì)教育共享、促進(jìn)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(tái)合作，采用云演出的方式，為用戶提供免費(fèi)的RTMP推流直播，創(chuàng)新了觀看渠道，通過(guò)線上流量，帶來(lái)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(dòng)作用。

9 結(jié) 語(yǔ)

RTMP推流直播可以實(shí)現(xiàn)用戶多樣化的直播需求，使得即時(shí)直播更加便捷化和智能化，適用于多種場(chǎng)景，為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)增加了新的渠道。相信會(huì)有越來(lái)有多的人關(guān)注到RTMP推流直播衍生出來(lái)的創(chuàng)新模式，利用它的優(yōu)勢(shì)創(chuàng)造出更多價(jià)值。