Live Streaming Protocol--三种主流的流媒体协议MEPG DASH,HLS，Smooth Streaming及其manifest 文件字段解释

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本篇博客参考于博客1,并且根据自己的理解,进行了重新整理.

MPEG DASH协议

三大流媒体协议:MPEG DASH, HLS，Smooth Streaming

MPEG DASH诞生的目的是为了统一标准，因此是兼容SmoothStreaming和HLS的.同时支持TS profile和 ISO profile，支持节目观看等级控制，支持父母锁. mpeg dash支持的DRM类型包括PlayReady和Marlin，而HLS支持的是AES128（密钥长度为128位的高级加密标准Advanced Encryption Standard）加密类型。

Manifest.mpd

1. Manifest.mpd简介

Manifest.mpd (MPD:Media Presentation Description) 文件是MPEG DASH编码视频的索引文件,该文件包含了整个mpeg dash码流的构成(manifest以.mpd结尾).包括视频流与音频流信息,视频chunk信息,视频码率,帧率,编码,带宽等信息.类似于HLS编码视频的m3u8文件是.MPD是一个XML Document，通过MPD的内容可以构造出用于HTTP GET下载的URL。其优势就是不需要流媒体服务器缓存该视频的全部视频流,客户端请求视频服务器,服务器将manifest.mpd发送给客户端,客户端可以根据视频的URL+不同的byte range指定(chunk的url)进行任意chunk的下载,更加灵活.

2. Manifest.mpd字段

1. Period
一条完整的mpeg dash码流可能由一个或多个Period构成，每个Period代表某一个时间段。比如某条码流有60秒时间，Period1从0-15秒，Period2从16秒到40秒，Period3从41秒到60秒。同一个Period内，意味着可用的媒体内容及其各个可用码率（Representation）不会发生变更。直播情况下，“可能”需要周期地去服务器更新MPD文件，服务器可能会移除旧的已经过时的Period,或是添加新的Period。新的Period中可能会添加新的可用码率或去掉上一个Period中存在的某些码率(Representation)。
2. Adaptationset
一个Period由一个或者多个Adaptationset组成。Adaptationset由一组可供切换的不同码率的码流（Representation)组成，这些码流中可能包含一个（ISO profile)或者多个(TS profile)media content components，因为ISO profile的mp4或者fmp4 segment中通常只含有一个视频或者音频内容，而TS profile中的TS segment同时含有视频和音频内容，当同时含有多个media component content时，每个被复用的media content component将被单独描述。
3. Representation
每个Adaptationset包含了一个或者多个Representations,一个Representation包含一个或者多个media streams，每个media stream对应一个media content component。为了适应不同的网络带宽，dash客户端可能会从一个Representation切换到另外一个Representation，如果不支持某个Representation的编码格式，在切换时可以忽略之。
4. media content component
一个media content component表示一个不同的音视频内容，比如不同语言的音轨属于不同的media content component,而同一音轨的不同码率（mpeg dash中叫做Representation)属于相同的media content component。如果是TS profile，同一个码率可能包括多个media content components。
5. Segment
与HLS协议的segment概念是一样的，每个Representation由一个或者多个segment组成，只由一个segment组成的形式不能应用于网络直播。每个segment由一个对应的URL指定，也可能由相同的URL+不同的byte range指定。dash 客户端可以通过HTTP协议来获取URL（+byte range）对应的分片数据。MPD中描述segment URL的形式有多种，如Segment list，Segment template，Single segment。

• Initialization Segment: Representation的Segments一般都采用1个Init Segment+多个普通Segment的方式，还有一种形式就是Self Initialize Segment，这种形式没有单独的Init Segment，初始化信息包括在了各个Segment中。Init Segment中包含了解封装需要的全部信息，比如Representation中有哪些音视频流，各自的编码格式及参数。对于 ISO profile来说(容器为MP4)，包含了moov box,H264的sps/pps数据等关键信息存放于此（avCc box）。
• Subsegment: Segment可能进一步划分为subsegment，每个subsegment由数个Acess Unit组成，Segment index提供了subsegment相对于Segment的字节范围和presentation time range 。客户端可以先下载Segment index

6. SAP, 无缝切换, SEEK
SAP：Stream Acess Point，可以简单理解为I帧，每个Segment的第一个帧都是SAP，因此Seek时可直接Seek到某一个Segment的起始位置，利用Init Segment+Seek到的某个Segment的数据，在解封装后可实现完美解码。一般来说，同一个Adaptation set中的多个Representation是Segment Align的（当Adaptation set的属性@segmentAlignment不为false时），因此，当从Representation A切换到Representation B时，如果当前Representation A的第N个Segment已经下载完成，切换时直接下载Representation B的第N+1个Segment即可。

HLS协议

Http Live Streaming 是由Apple公司定义的用于实时流传输的协议，HLS基于HTTP协议实现，传输内容包括两部分，一是M3U8描述文件，二是TS媒体文件。

1. manifest.m3u8字段

HLS协议的manifest 以 .m3u8结尾. M3U8文件, 用文本方式对媒体文件进行描述，由一系列标签组成。

• 主manifest文件

#EXTM3U
#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=200000
gear1/prog_index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=311111
gear2/prog_index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=484444
gear3/prog_index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=737777
gear4/prog_index.m3u8

• 子manifest文件

#EXTM3U
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXTINF:10, no desc
fileSequence0.ts
#EXTINF:10, no desc
fileSequence1.ts
#EXTINF:10, no desc
fileSequence2.ts
#EXTINF:10, no desc
fileSequence3.ts
#EXTINF:10, no desc
fileSequence4.ts

#EXTM3U：每个M3U8文件第一行必须是这个tag。
#EXT-X-TARGETDURATION：指定最大的媒体段时间长度（秒）
#EXTINF中指定的时间长度必须小于或等于这个最大值。该值只能出现一次。
#EXTINF：描述单个媒体文件的长度。后面为媒体文件，如./0.ts

2. ts文件

ts文件为传输流文件，视频编码主要格式h264/mpeg4，音频为acc/MP3。
ts文件分为三层：ts层Transport Stream、pes层 Packet Elemental Stream、es层 Elementary Stream. es层就是音视频数据，pes层是在音视频数据上加了时间戳等对数据帧的说明信息，ts层就是在pes层加入数据流的识别和传输必须的信息

smoothstreaming协议

manifest 以 .ism结尾，并有一个附属文件ismc共同描述了一个content.

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