今年移動直播行業的興起，誕生了一大批網紅，甚至明星也開始直播了，因此不得不跟上時代的步伐。由于第一次接觸的原因，因此花了很多時間了解直播，整理了直播的原理，教你從零開始搭建一個完整的iOS直播app，希望能幫助到更多的人更快地了解直播。
1直播難與易
▍直播難
個人認為要想把直播從零開始做出來，絕對是牛逼中的牛逼，大牛中的大牛。因為直播中運用到的技術難點非常之多，視頻/音頻處理，圖形處理，視頻/音頻壓縮，CDN分發，即時通訊等技術，每一個技術都夠你學幾年的。
▍直播易
已經有各個領域的大牛，封裝好了許多牛逼的框架，我們只需要用別人寫好的框架，就能快速地搭建一個直播app，也就是傳說中的站在大牛肩膀上編程。
2了解直播
▍熱門直播產品
映客、斗魚、熊貓、虎牙、花椒等等。
▍一個完整直播app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、內購、禮物動態更新、提現等；
3. 直播列表
關注、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
創建房間、進入房間、退出房間、關閉房間、切換房間、房間管理員設置、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、關注列表、粉絲列表、忘記密碼、查看個人信息、收入榜、關注和取關、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. 統計
APP業務統計、第三方統計等；
9. 超管
禁播、隱藏、審核等；
▍一個完整直播app原理
1. 直播原理：
把主播錄制的視頻，推送到服務器，在由服務器分發給觀眾觀看。
2. 直播環節：
▍一個完整直播app實現流程
直播APP實現流程有采集、濾鏡處理、編碼、推流、CDN分發、拉流、解碼、播和聊天互動，如下圖：
直播流程
▍一個完整直播app架構
直播架構
▍一個完整直播app技術點
3了解流媒體
（直播需要用到流媒體）
直播的數據，其實是一組圖片，包括I幀、P幀、B幀，當用戶第一次觀看的時候，會尋找I幀，而播放器會到服務器尋找到最近的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。OP Cache的長度越長，畫面質量越好。
由于人類眼睛的特殊生理結構，如果所看畫面之幀率高于16的時候，就會認為是連貫的，此現象稱之為視覺暫留。并且當幀速達到一定數值后，再增長的話，人眼也不容易察覺到有明顯的流暢度提升了。
視頻文件格式：文件的后綴，比如.wmv,.mov,.mp4,.mp3,.avi。
主要用處ts流媒體格式播放器，根據文件格式，系統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(如圖像和音頻的關聯，如何解碼它們等)：這些內容需要按照一定的規則組織、封裝起來。
注意：
會發現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準：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。
4直播基礎知識
▍采集視頻、音頻
1. 采集視頻、音頻編碼框架
:是用來播放和創建實時的視聽媒體數據的框架，同時提供-C接口來操作這些視聽數據，比如編輯，旋轉，重編碼
2. 視頻、音頻硬件設備
▍視頻處理（美顏，水印）
1. 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 ES，對視頻幀進行各種加工，從而視頻各種不同的效果，就好像一個水龍頭流出的水，經過若干節管道，然后流向不同的目標。
現在的各種美顏和視頻添加特效的app都是利用這個框架實現的。
2. 視頻處理框架
：
是一個基于 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,其本身內置了多達120多種常見的濾鏡效果。
：
（全寫Open ）是個定義了一個跨編程語言、跨平臺的編程接口的規格，它用于三維圖象（二維的亦可）。是個專業的圖形程序接口，是一個功能強大，調用方便的底層圖形庫。
ES：
ES ( for ) 是 三維圖形 API 的子集，針對手機、PDA和游戲主機等嵌入式設備而設計。
3.視頻編碼解碼
視頻編碼框架
1）：是一個跨平臺的開源視頻框架，能實現如視頻編碼、解碼、轉碼、串流和播放等豐富的功能。其支持的視頻格式以及播放協議非常豐富，幾乎包含了所有音視頻編解碼、封裝格式以及播放協議。
2）X264：把視頻原數據YUV編碼壓縮成H.264格式。
3）：蘋果自帶的視頻硬解碼和硬編碼API，但是在iOS8之后才開放。
4）：蘋果自帶的音頻硬解碼和硬編碼API。
視頻編碼技術
視頻壓縮編碼標準：對視頻進行壓縮(視頻編碼)或者解壓縮（視頻解碼）的編碼技術，比如MPEGH.264這些視頻編碼技術是壓縮編碼視頻的。
主要作用是將視頻像素數據壓縮成為視頻碼流，從而降低視頻的數據量。如果視頻不經過壓縮編碼的話，體積通常是非常大的，一部電影可能就要上百G的空間。
但要注意的是，最影響視頻質量的是其視頻編碼數據和音頻編碼數據，跟封裝格式沒有多大關系
1）MPEG：一種視頻壓縮方式，它采用了幀間壓縮，僅存儲連續幀之間有差別的地方 ，從而達到較大的壓縮比。
2）H.264/AVC：一種視頻壓縮方式，采用事先預測和與MPEG中的P-B幀一樣的幀預測方法壓縮，它可以根據需要產生適合網絡情況傳輸的視頻流，還有更高的壓縮比，有更好的圖象質量。
3）H.265/HEVC：一種視頻壓縮方式,基于H.264，保留原來的某些技術，同時對一些相關的技術加以改進，以改善碼流、編碼質量、延時和算法復雜度之間的關系，達到最優化設置。
H.265 是一種更為高效的編碼標準，能夠在同等畫質效果下將內容的體積壓縮得更小，傳輸時更快更省帶寬
音頻編碼技術
AAC、mp3：這些屬于音頻編碼技術，壓縮音頻用。
碼率控制
多碼率：觀眾所處的網絡情況是非常復雜的，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，根據當前網絡環境自定義碼率。
例如：常常看見視頻播放軟件中的1024，720、高清、標清和流暢等，指的就是各種碼率。
視頻封裝格式
TS是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文件的索引相當大，影響用戶體驗。
為什么要用TS？這是因為兩個TS片段可以無縫拼接，播放器能連續播放
FLV:是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，使得網絡觀看視頻文件成為可能。因此，FLV格式成為了當今主流視頻格式
4.推流
（1） 數據傳輸框架
是用來傳輸RTMP協議格式的數據。
（2）流媒體數據傳輸協議
RTMP是實時消息傳輸協議，Adobe 公司為Flash播放器和服務器之間音頻、視頻和數據傳輸開發的開放協議，因為是開放協議所以都可以使用了。
RTMP協議用于對象、視頻、音頻的傳輸。這個協議建立在TCP協議或者輪詢HTTP協議之上。
RTMP協議就像一個用來裝數據包的容器，這些數據可以是FLV中的視音頻數據。一個單一的連接可以通過不同的通道傳輸多路網絡流，這些通道中的包都是按照固定大小的包傳輸的。chunk是消息包。
5.流媒體服務器
（1）常用服務器
（2）數據分發
1）CDN：( )，即內容分發網絡,將網站的內容發布到最接近用戶的網絡”邊緣”，使用戶可以就近取得所需的內容，解決 網絡擁擠的狀況，提高用戶訪問網站的響應速度。
CDN：代理服務器，相當于一個中介。
CDN工作原理：比如請求流媒體數據
上傳流媒體數據到服務器（源站）
源站存儲流媒體數據
客戶端播放流媒體，向CDN請求編碼后的流媒體數據
CDN的服務器響應請求，若節點上沒有該流媒體數據存在，則向源站繼續請求流媒體數據；若節點上已經緩存了該視頻文件，則跳到第6步。
源站響應CDN的請求，將流媒體分發到相應的CDN節點上。
CDN將流媒體數據發送到客戶端。
回源：當有用戶訪問某一個URL的時候，如果被解析到的那個CDN節點沒有緩存響應的內容，或者是緩存已經到期，就會回源站去獲取搜索。如果沒有人訪問，那么CDN節點不會主動去源站拿。
帶寬：在固定的時間可傳輸的數據總量。
比如64位、的前端總線，它的數據傳輸率就等于64bit×÷8(Byte)=6.4GB/s
負載均衡: 由多臺服務器以對稱的方式組成一個服務器集合，每臺服務器都具有等價的地位，都可以單獨對外提供服務而無須其他服務器的輔助。
通過某種負載分擔技術ts流媒體格式播放器，將外部發送來的請求均勻分配到對稱結構中的某一臺服務器上，而接收到請求的服務器獨立地回應客戶的請求。
均衡負載能夠平均分配客戶請求到服務器列陣，籍此提供快速獲取重要數據，解決大量并發訪問服務問題。
這種群集技術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，讓有限的帶寬發揮最大的效用
6.拉流
（1）直播協議選擇：
（2）直播協議對比 :
HLS是由Apple公司定義的用于實時流傳輸的協議，HLS基于HTTP協議實現，傳輸內容包括兩部分，一是M3U8描述文件，二是TS媒體文件。可實現流媒體的直播和點播，主要應用在iOS系統。HLS是以點播的技術方式來實現直播。
HLS是自適應碼率流播，客戶端會根據網絡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，網絡繁忙的時候使用低碼率，并且自動在二者間隨意切換。這對移動設備網絡狀況不穩定的情況下保障流暢播放非常有幫助。
實現方法是服務器端提供多碼率視頻流，并且在列表文件中注明，播放器根據播放進度和下載速度自動調整。
HLS與RTMP對比：HLS主要是延時比較大，RTMP主要優勢在于延時低。
HLS協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協議的好處在于，一旦切分完成，之后的分發過程完全不需要額外使用任何專門軟件，普通的網絡服務器即可，大大降低了CDN邊緣服務器的配置要求，可以使用任何現成的CDN，而一般服務器很少支持RTSP。
HTTP-FLV是基于HTTP協議流式的傳輸媒體內容。相對于RTMP，HTTP更簡單和廣為人知，內容延遲同樣可以做到1~3秒，打開速度更快，因為HTTP本身沒有復雜的狀態交互。所以從延遲角度來看，HTTP-FLV要優于RTMP。
RTSP：實時流傳輸協議，定義了一對多應用程序如何有效地通過IP網絡傳送多媒體數據。
RTP：實時傳輸協議，RTP是建立在UDP協議上的，常與RTCP一起使用，其本身并沒有提供按時發送機制或其它服務質量（QoS）保證，它依賴于低層服務去實現這一過程。
RTCP：RTP的配套協議,主要功能是為RTP所提供的服務質量（QoS）提供反饋，收集相關媒體連接的統計信息，例如傳輸字節數，傳輸分組數，丟失分組數，單向和雙向網絡延遲等等。
7.解碼
（1）解封裝
（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，各自進行解碼。
（2） 音頻編碼框架
：音頻編碼解碼框架，PCM音頻數據和AAC音頻數據互轉
（3）解碼介紹
硬解碼：用GPU來解碼，減少CPU運算
優點：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
優點：兼容好
缺點：加大CPU負擔，耗電增加、沒有硬解碼流暢，解碼速度相對慢
8.播放
：一個基于的開源/iOS視頻播放器
9.聊天互動
IM()即時通訊：是一個實時通信系統，允許兩人或多人使用網絡實時的傳遞文字消息、文件、語音與視頻交流。IM在直播系統中的主要作用是實現觀眾與主播、觀眾與觀眾之間的文字互動。
第三方SDK
5如何快速的開發一個完整的iOS直播App
▍利用第三方直播SDK快速的開發
七牛云：七牛直播云是專為直播平臺打造的全球化直播流服務和一站式實現SDK端到端直播場景的企業級直播云服務平臺。熊貓TV和龍珠TV等直播平臺都是用的七牛云。
網易視頻云：基于專業的跨平臺視頻編解碼技術和大規模視頻內容分發網絡，提供穩定流暢、低延時、高并發的實時音視頻服務，可將視頻直播無縫對接到自身App。
▍第三方SDK公司為什么要提供SDK給我們？
▍直播功能：自研還是使用第三方直播SDK開發？
第三方SDK開發: 對于一個初創團隊來講，自研直播不管在技術門檻、CDN、帶寬上都是有很大的門檻的，而且需要耗費大量的時間才能做出成品，不利于拉投資。
自研：公司直播平臺大，從長遠看，自研可以節省成本，技術成面比直接用SDK可控多了。
▍第三方SDK好處
（1）降低成本
使用好的第三方企業服務，將不用再花高價請獵頭去挖昂貴的大牛，也不用去安撫大牛們個性化的脾氣；
（2）提升效率
第三方服務的專注與代碼集成所帶來的方便，所花費的時間可能僅僅是1-2個小時，節約近99%的時間，足夠換取更多的時間去和競爭對手斗智斗勇，增加更大的成功可能性；
（3）降低風險
借助專業的第三方服務，由于它的快速、專業、穩定等特點，能夠極大地加強產品的競爭能力（優質服務、研發速度等），縮短試錯時間，必將是創業中保命的手段之一；
（4）專業的事，找專業的人來做
第三方服務最少是10-20人的團隊專注地解決同一個問題，做同一件事情。第三方服務所帶來的支持效果，絕不是通過1-2個人處理所能對比的，難道不是嗎？