目前市面上直播app有的基本功能
1、聊天：私聊、聊天室、點亮、推送、黑名單等;
2、禮物：普通禮物、豪華禮物、紅包、排行榜、第三方充值、內(nèi)購、禮物動態(tài)更新、提現(xiàn)等；
3、直播列表：關(guān)注、熱門、最新、分類直播用戶列表等；
4、自己直播：錄制、推流、解碼、播放、美顏、心跳、后臺切換、主播對管理員操作、管理員對用戶等；
5、房間邏輯：創(chuàng)建房間、進(jìn)入房間、退出房間、關(guān)閉房間、切換房間、房間管理員設(shè)置、房間用戶列表等；
6、用戶邏輯：普通登陸、第三方登陸、注冊、搜索、修改個人信息、關(guān)注列表、粉絲列表、忘記密碼、查看個人信息、收入榜、關(guān)注和取關(guān)、檢索等；
7、觀看直播：聊天信息、滾屏彈幕、禮物顯示、加載界面等；
8、統(tǒng)計：APP業(yè)務(wù)統(tǒng)計、第三方統(tǒng)計等；
9、超管：禁播、隱藏、審核等；
一個完整直播app原理
直播原理：把主播錄制的視頻，推送到服務(wù)器，在由服務(wù)器分發(fā)給觀眾觀看。
直播環(huán)節(jié)：推流端（采集、美顏處理、編碼、推流）、服務(wù)端處理（轉(zhuǎn)碼、錄制、截圖、鑒黃）、播放器（拉流、解碼、渲染）、互動系統(tǒng)（聊天室、禮物系統(tǒng)、贊）
一個完整直播app實現(xiàn)流程
1.采集、2.濾鏡處理、3.編碼、4.推流、5.CDN分發(fā)、6.拉流、7.解碼、8.播放、9.聊天互動
一個完整直播app架構(gòu)
一個完整直播app技術(shù)點
一、流媒體（直播需要用到流媒體）
流媒體開發(fā):網(wǎng)絡(luò)層(socket或st)負(fù)責(zé)傳輸，協(xié)議層(rtmp或hls)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)打包，封裝層(flv、ts)負(fù)責(zé)編解碼數(shù)據(jù)的封裝，編碼層(h.264和aac)負(fù)責(zé)圖像，音頻壓縮。
幀:每幀代表一幅靜止的圖像
GOP:（Group of Pictures）畫面組，一個GOP就是一組連續(xù)的畫面，每個畫面都是一幀，一個GOP就是很多幀的集合
直播的數(shù)據(jù)，其實是一組圖片，包括I幀、P幀、B幀，當(dāng)用戶第一次觀看的時候，會尋找I幀，而播放器會到服務(wù)器尋找到最近的I幀反饋給用戶。因此，GOP Cache增加了端到端延遲，因為它必須要拿到最近的I幀
GOP Cache的長度越長，畫面質(zhì)量越好
碼率：圖片進(jìn)行壓縮后每秒顯示的數(shù)據(jù)量。
幀率：每秒顯示的圖片數(shù)。影響畫面流暢度，與畫面流暢度成正比：幀率越大，畫面越流暢；幀率越小，畫面越有跳動感。
由于人類眼睛的特殊生理結(jié)構(gòu)，如果所看畫面之幀率高于16的時候，就會認(rèn)為是連貫的，此現(xiàn)象稱之為視覺暫留。并且當(dāng)幀速達(dá)到一定數(shù)值后，再增長的話，人眼也不容易察覺到有明顯的流暢度提升了。
分辨率：(矩形)圖片的長度和寬度，即圖片的尺寸
壓縮前的每秒數(shù)據(jù)量:幀率X分辨率(單位應(yīng)該是若干個字節(jié))
壓縮比:壓縮前的每秒數(shù)據(jù)量/碼率 （對于同一個視頻源并采用同一種視頻編碼算法，則：壓縮比越高，畫面質(zhì)量越差。）
視頻文件格式：文件的后綴，比如.wmv,.mov,.mp4,.mp3,.avi,
主要用處，根據(jù)文件格式，系統(tǒng)會自動判斷用什么軟件打開,
注意: 隨意修改文件格式，對文件的本身不會造成太大的影響，比如把avi改成mp4,文件還是avi.
視頻封裝格式：一種儲存視頻信息的容器，流式封裝可以有TS、FLV等，索引式的封裝有MP4,MOV,AVI等，
主要作用：一個視頻文件往往會包含圖像和音頻，還有一些配置信息(如圖像和音頻的關(guān)聯(lián)，如何解碼它們等)：這些內(nèi)容需要按照一定的規(guī)則組織、封裝起來.
注意：會發(fā)現(xiàn)封裝格式跟文件格式一樣，因為一般視頻文件格式的后綴名即采用相應(yīng)的視頻封裝格式的名稱,所以視頻文件格式就是視頻封裝格式。
視頻封裝格式和視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)：就好像項目工程和編程語言，封裝格式就是一個項目的工程，視頻編碼方式就是編程語言，一個項目工程可以用不同語言開發(fā)。
二、直播所用到的基礎(chǔ)知識：
1.采集視頻、音頻
1.1 采集視頻、音頻編碼框架
AVFoundation:AVFoundation是用來播放和創(chuàng)建實時的視聽媒體數(shù)據(jù)的框架，同時提供Objective-C接口來操作這些視聽數(shù)據(jù)，比如編輯，旋轉(zhuǎn)，重編碼
1.2 視頻、音頻硬件設(shè)備
CCD:圖像傳感器： 用于圖像采集和處理的過程，把圖像轉(zhuǎn)換成電信號。
拾音器:聲音傳感器： 用于聲音采集和處理的過程，把聲音轉(zhuǎn)換成電信號。
音頻采樣數(shù)據(jù):一般都是PCM格式
視頻采樣數(shù)據(jù): 一般都是YUV,或RGB格式，采集到的原始音視頻的體積是非常大的，需要經(jīng)過壓縮技術(shù)處理來提高傳輸效率
2.視頻處理（美顏，水?。?/p>
視頻處理原理: 因為視頻最終也是通過GPU，一幀一幀渲染到屏幕上的，所以我們可以利用OpenGL ES，對視頻幀進(jìn)行各種加工，從而視頻各種不同的效果，就好像一個水龍頭流出的水，經(jīng)過若干節(jié)管道，然后流向不同的目標(biāo)
現(xiàn)在的各種美顏和視頻添加特效的app都是利用GPUImage這個框架實現(xiàn)的。
視頻處理框架
GPUImage : GPUImage是一個基于OpenGL ES的一個強大的圖像/視頻處理框架,封裝好了各種濾鏡同時也可以編寫自定義的濾鏡,其本身內(nèi)置了多達(dá)120多種常見的濾鏡效果。
OpenGL:OpenGL（全寫Open Graphics Library）是個定義了一個跨編程語言、跨平臺的編程接口的規(guī)格，它用于三維圖象（二維的亦可）。OpenGL是個專業(yè)的圖形程序接口，是一個功能強大，調(diào)用方便的底層圖形庫。
OpenGL ES:OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems) 是 OpenGL三維圖形 API 的子集，針對手機、PDA和游戲主機等嵌入式設(shè)備而設(shè)計。
3.視頻編碼解碼
3.1 視頻編碼框架
FFmpeg:是一個跨平臺的開源視頻框架,能實現(xiàn)如視頻編碼,解碼,轉(zhuǎn)碼,串流,播放等豐富的功能。其支持的視頻格式以及播放協(xié)議非常豐富,幾乎包含了所有音視頻編解碼、封裝格式以及播放協(xié)議。
-Libswresample:可以對音頻進(jìn)行重采樣,rematrixing 以及轉(zhuǎn)換采樣格式等操 作。
-Libavcodec:提供了一個通用的編解碼框架,包含了許多視頻,音頻,字幕流 等編碼/解碼器。
-Libavformat:用于對視頻進(jìn)行封裝/解封裝。
-Libavutil:包含一些共用的函數(shù),如隨機數(shù)生成,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)學(xué)運算等。
-Libpostproc:用于進(jìn)行視頻的一些后期處理。
-Libswscale:用于視頻圖像縮放,顏色空間轉(zhuǎn)換等。
-Libavfilter:提供濾鏡功能。
X264:把視頻原數(shù)據(jù)YUV編碼壓縮成H.264格式
VideoToolbox:蘋果自帶的視頻硬解碼和硬編碼API，但是在iOS8之后才開放。
AudioToolbox:蘋果自帶的音頻硬解碼和硬編碼API
3.2 視頻編碼技術(shù)
視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)：對視頻進(jìn)行壓縮(視頻編碼)或者解壓縮（視頻解碼）的編碼技術(shù),比如MPEG，H.264,這些視頻編碼技術(shù)是壓縮編碼視頻的
主要作用:是將視頻像素數(shù)據(jù)壓縮成為視頻碼流，從而降低視頻的數(shù)據(jù)量。如果視頻不經(jīng)過壓縮編碼的話，體積通常是非常大的，一部電影可能就要上百G的空間。
注意:最影響視頻質(zhì)量的是其視頻編碼數(shù)據(jù)和音頻編碼數(shù)據(jù)，跟封裝格式?jīng)]有多大關(guān)系
MPEG:一種視頻壓縮方式，它采用了幀間壓縮，僅存儲連續(xù)幀之間有差別的地方 ，從而達(dá)到較大的壓縮比
H.264/AVC:一種視頻壓縮方式,采用事先預(yù)測和與MPEG中的P-B幀一樣的幀預(yù)測方法壓縮，它可以根據(jù)需要產(chǎn)生適合網(wǎng)絡(luò)情況傳輸?shù)囊曨l流,還有更高的壓縮比，有更好的圖象質(zhì)量
注意1:如果是從單個畫面清晰度比較，MPEG4有優(yōu)勢；從動作連貫性上的清晰度，H.264有優(yōu)勢
注意2:由于264的算法更加復(fù)雜，程序?qū)崿F(xiàn)煩瑣，運行它需要更多的處理器和內(nèi)存資源。因此，運行264對系統(tǒng)要求是比較高的。
注意3:由于264的實現(xiàn)更加靈活，它把一些實現(xiàn)留給了廠商自己去實現(xiàn)，雖然這樣給實現(xiàn)帶來了很多好處，但是不同產(chǎn)品之間互通成了很大的問題，造成了通過A公司的編碼器編出的數(shù)據(jù)，必須通過A公司的解碼器去解這樣尷尬的事情
H.265/HEVC:一種視頻壓縮方式,基于H.264，保留原來的某些技術(shù)，同時對一些相關(guān)的技術(shù)加以改進(jìn)，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(dá)到最優(yōu)化設(shè)置。
H.265 是一種更為高效的編碼標(biāo)準(zhǔn)，能夠在同等畫質(zhì)效果下將內(nèi)容的體積壓縮得更小，傳輸時更快更省帶寬
I幀:(關(guān)鍵幀)保留一副完整的畫面，解碼時只需要本幀數(shù)據(jù)就可以完成（因為包含完整畫面）
P幀:(差別幀)保留這一幀跟之前幀的差別，解碼時需要用之前緩存的畫面疊加上本幀定義的差別，生成最終畫面。（P幀沒有完整畫面數(shù)據(jù)，只有與前一幀的畫面差別的數(shù)據(jù)）
B幀:(雙向差別幀)保留的是本幀與前后幀的差別，解碼B幀，不僅要取得之前的緩存畫面，還要解碼之后的畫面，通過前后畫面的與本幀數(shù)據(jù)的疊加取得最終的畫面。B幀壓縮率高，但是解碼時CPU會比較累
幀內(nèi)（Intraframe）壓縮:當(dāng)壓縮一幀圖像時，僅考慮本幀的數(shù)據(jù)而不考慮相鄰幀之間的冗余信息,幀內(nèi)一般采用有損壓縮算法
幀間（Interframe）壓縮:時間壓縮（Temporal compression），它通過比較時間軸上不同幀之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。幀間壓縮一般是無損的
muxing（合成）：將視頻流、音頻流甚至是字幕流封裝到一個文件中(容器格式（FLV，TS）)，作為一個信號進(jìn)行傳輸。
3.3 音頻編碼技術(shù)
AAC，mp3：這些屬于音頻編碼技術(shù),壓縮音頻用
3.4碼率控制
多碼率:觀眾所處的網(wǎng)絡(luò)情況是非常復(fù)雜的，有可能是WiFi，有可能4G、3G、甚至2G，那么怎么滿足多方需求呢？多搞幾條線路，根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境自定義碼率。列如：常常看見視頻播放軟件中的1024，720，高清，標(biāo)清，流暢等，指的就是各種碼率。
3.5 視頻封裝格式
TS : 一種流媒體封裝格式，流媒體封裝有一個好處，就是不需要加載索引再播放，大大減少了首次載入的延遲，如果片子比較長，mp4文件的索引相當(dāng)大，影響用戶體驗
FLV: 一種流媒體封裝格式,由于它形成的文件極小、加載速度極快，使得網(wǎng)絡(luò)觀看視頻文件成為可能,因此FLV格式成為了當(dāng)今主流視頻格式
4.推流
4.1 數(shù)據(jù)傳輸框架
librtmp:用來傳輸RTMP協(xié)議格式的數(shù)據(jù)
4.2 流媒體數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議
RTMP:實時消息傳輸協(xié)議,Adobe Systems公司為Flash播放器和服務(wù)器之間音頻、視頻和數(shù)據(jù)傳輸開發(fā)的開放協(xié)議，因為是開放協(xié)議所以都可以使用了。
chunk:消息包
RTMP協(xié)議用于對象、視頻、音頻的傳輸。
這個協(xié)議建立在TCP協(xié)議或者輪詢HTTP協(xié)議之上。
RTMP協(xié)議就像一個用來裝數(shù)據(jù)包的容器，這些數(shù)據(jù)可以是FLV中的視音頻數(shù)據(jù)。一個單一的連接可以通過不同的通道傳輸多路網(wǎng)絡(luò)流，這些通道中的包都是按照固定大小的包傳輸?shù)?/p>
5.流媒體服務(wù)器
5.1常用服務(wù)器
SRS：一款國人開發(fā)的優(yōu)秀開源流媒體服務(wù)器系統(tǒng)
BMS:也是一款流媒體服務(wù)器系統(tǒng)，但不開源，是SRS的商業(yè)版，比SRS功能更多
nginx:免費開源web服務(wù)器，常用來配置流媒體服務(wù)器。
5.2數(shù)據(jù)分發(fā)
CDN：(Content Delivery Network)，即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò),將網(wǎng)站的內(nèi)容發(fā)布到最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)”邊緣”，使用戶可以就近取得所需的內(nèi)容，解決 Internet網(wǎng)絡(luò)擁擠的狀況，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度.
1.上傳流媒體數(shù)據(jù)到服務(wù)器（源站）
2.源站存儲流媒體數(shù)據(jù)
3.客戶端播放流媒體，向CDN請求編碼后的流媒體數(shù)據(jù)
4.CDN的服務(wù)器響應(yīng)請求，若節(jié)點上沒有該流媒體數(shù)據(jù)存在，則向源站繼續(xù)請求流媒體數(shù)據(jù)；若節(jié)點上已經(jīng)緩存了該視頻文件，則跳到第6步。
5.源站響應(yīng)CDN的請求，將流媒體分發(fā)到相應(yīng)的CDN節(jié)點上
6.CDN將流媒體數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端
CDN：代理服務(wù)器，相當(dāng)于一個中介。
CDN工作原理：比如請求流媒體數(shù)據(jù)
回源：當(dāng)有用戶訪問某一個URL的時候，如果被解析到的那個CDN節(jié)點沒有緩存響應(yīng)的內(nèi)容，或者是緩存已經(jīng)到期，就會回源站去獲取搜索。如果沒有人訪問，那么CDN節(jié)點不會主動去源站拿。
帶寬:在固定的時間可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量，
比如64位、800MHz的前端總線，它的數(shù)據(jù)傳輸率就等于64bit×800MHz÷8(Byte)=6.4GB/s
負(fù)載均衡: 由多臺服務(wù)器以對稱的方式組成一個服務(wù)器集合，每臺服務(wù)器都具有等價的地位，都可以單獨對外提供服務(wù)而無須其他服務(wù)器的輔助.
通過某種負(fù)載分擔(dān)技術(shù)，將外部發(fā)送來的請求均勻分配到對稱結(jié)構(gòu)中的某一臺服務(wù)器上，而接收到請求的服務(wù)器獨立地回應(yīng)客戶的請求。
均衡負(fù)載能夠平均分配客戶請求到服務(wù)器列陣，籍此提供快速獲取重要數(shù)據(jù)，解決大量并發(fā)訪問服務(wù)問題。
這種群集技術(shù)可以用最少的投資獲得接近于大型主機的性能。
QoS（帶寬管理）:限制每一個組群的帶寬，讓有限的帶寬發(fā)揮最大的效用
6.拉流
直播協(xié)議選擇：
即時性要求較高或有互動需求的可以采用RTMP,RTSP
對于有回放或跨平臺需求的，推薦使用HLS
直播協(xié)議對比 :
HLS:由Apple公司定義的用于實時流傳輸?shù)膮f(xié)議,HLS基于HTTP協(xié)議實現(xiàn)，傳輸內(nèi)容包括兩部分，一是M3U8描述文件，二是TS媒體文件?？蓪崿F(xiàn)流媒體的直播和點播，主要應(yīng)用在iOS系統(tǒng)
HLS是以點播的技術(shù)方式來實現(xiàn)直播
HLS是自適應(yīng)碼率流播，客戶端會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況自動選擇不同碼率的視頻流，條件允許的情況下使用高碼率，網(wǎng)絡(luò)繁忙的時候使用低碼率，并且自動在二者間隨意切
換。這對移動設(shè)備網(wǎng)絡(luò)狀況不穩(wěn)定的情況下保障流暢播放非常有幫助。
實現(xiàn)方法是服務(wù)器端提供多碼率視頻流，并且在列表文件中注明，播放器根據(jù)播放進(jìn)度和下載速度自動調(diào)整。
HLS與RTMP對比:HLS主要是延時比較大，RTMP主要優(yōu)勢在于延時低
HLS協(xié)議的小切片方式會生成大量的文件，存儲或處理這些文件會造成大量資源浪費
相比使用RTSP協(xié)議的好處在于，一旦切分完成，之后的分發(fā)過程完全不需要額外使用任何專門軟件，普通的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器即可，大大降低了CDN邊緣服務(wù)器的配置要求，可以使用任何現(xiàn)成的CDN,而一般服務(wù)器很少支持RTSP。
HTTP-FLV:基于HTTP協(xié)議流式的傳輸媒體內(nèi)容。
相對于RTMP，HTTP更簡單和廣為人知，內(nèi)容延遲同樣可以做到1~3秒，打開速度更快，因為HTTP本身沒有復(fù)雜的狀態(tài)交互。所以從延遲角度來看，HTTP-FLV要優(yōu)于RTMP。
RTSP:實時流傳輸協(xié)議,定義了一對多應(yīng)用程序如何有效地通過IP網(wǎng)絡(luò)傳送多媒體數(shù)據(jù).
RTP:實時傳輸協(xié)議,RTP是建立在UDP協(xié)議上的，常與RTCP一起使用，其本身并沒有提供按時發(fā)送機制或其它服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證，它依賴于低層服務(wù)去實現(xiàn)這一過程。
RTCP:RTP的配套協(xié)議,主要功能是為RTP所提供的服務(wù)質(zhì)量（QoS）提供反饋，收集相關(guān)媒體連接的統(tǒng)計信息，例如傳輸字節(jié)數(shù)，傳輸分組數(shù)，丟失分組數(shù)，單向和雙向網(wǎng)絡(luò)延遲等等。
7.解碼
7.1 解封裝
demuxing（分離）：從視頻流、音頻流，字幕流合成的文件(容器格式（FLV，TS）)中， 分解出視頻、音頻或字幕，各自進(jìn)行解碼。
7.2 音頻編碼框架
fdk_aac:音頻編碼解碼框架，PCM音頻數(shù)據(jù)和AAC音頻數(shù)據(jù)互轉(zhuǎn)
7.3 解碼介紹
硬解碼：用GPU來解碼，減少CPU運算
優(yōu)點：播放流暢、低功耗，解碼速度快
缺點：兼容不好
軟解碼：用CPU來解碼
優(yōu)點：兼容好
缺點：加大CPU負(fù)擔(dān)，耗電增加、沒有硬解碼流暢，解碼速度相對慢
8.播放
ijkplayer:一個基于FFmpeg的開源Android/iOS視頻播放器
API易于集成；
編譯配置可裁剪，方便控制安裝包大??；
支持硬件加速解碼，更加省電
簡單易用，指定拉流URL，自動解碼播放.
9.聊天互動
IM:(InstantMessaging)即時通訊:是一個實時通信系統(tǒng)，允許兩人或多人使用網(wǎng)絡(luò)實時的傳遞文字消息、文件、語音與視頻交流。IM在直播系統(tǒng)中的主要作用是實現(xiàn)觀眾與主播、觀眾與觀眾之間的文字互動。
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