跨平臺(tái)兼容HTTP—VOD系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：全面了介紹一種基于開源技術(shù)，以HTML5/Flash自適應(yīng)播放為客戶端，以Mp4/H.264為視頻編碼格式，以Nginx為http服務(wù)軟件，支持http流式點(diǎn)播的在線VOD系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程，并介紹了相關(guān)技術(shù)處理細(xì)節(jié)及在各類平臺(tái)環(huán)境下的兼容性，為在線VOD教學(xué)應(yīng)用提供了可行的完整實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：跨平臺(tái)；HTTP-VOD；HTML5；Flash；Mp4/H.264；Nginx

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）20-0185-03

隨著視頻類課程的廣泛應(yīng)用，很多在線教育機(jī)構(gòu)需要搭建在線VOD來提供在線點(diǎn)播支持服務(wù)，當(dāng)前也有了各類VOD系統(tǒng)解決方案，這些方案有的采用了商業(yè)化服務(wù)軟件，成本高昂；有的需要專門的協(xié)議支持，在一些網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不能正常使用；有的需要專門的客戶端軟件支持，甚至限定在個(gè)別環(huán)境下才能使用，用戶十分不便。我們就試圖找到一種方案能為這些問題提供良好解答，可喜的是我們找到了一種完全基于開源技術(shù)的解決方案。

一、跨平臺(tái)兼容HTTP-VOD系統(tǒng)的實(shí)施的關(guān)鍵問題

一個(gè)VOD系統(tǒng)包括三個(gè)部分：客戶端系統(tǒng)、服務(wù)端系統(tǒng)和視頻數(shù)據(jù)。要做一個(gè)跨平臺(tái)兼容的HTTP-VOD系統(tǒng)也離不開這三個(gè)部分，但對(duì)各個(gè)部分有了特殊的要求，這就是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。跨平臺(tái)兼容一般指客戶端支持多個(gè)平臺(tái)。當(dāng)前客戶端普遍的平臺(tái)可以是PC環(huán)境（Mac/Windows/類Unix），也可以是移動(dòng)智能設(shè)備環(huán)境（iOS/Android/WinPhone），此外還可能包括多種瀏覽器環(huán)境等的不同，要做到完美的跨平臺(tái)就要各種環(huán)境或者瀏覽器上都能正常地實(shí)現(xiàn)功能，但由于個(gè)別環(huán)境自身限制使得其軟件條件無論如何都不能達(dá)到功能，所以一般我們只追求大多數(shù)常見平臺(tái)環(huán)境可實(shí)現(xiàn)功能即可。所以系統(tǒng)實(shí)施的關(guān)鍵其一就是找到一種客戶端方案使得在常見平臺(tái)環(huán)境下能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播播放。其二就是選擇一種支持點(diǎn)播應(yīng)用的服務(wù)器系統(tǒng)，要做到最好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境適應(yīng)性就必然是http服務(wù)類型，而且還需要能實(shí)現(xiàn)VOD相關(guān)應(yīng)用。其三就是解決視頻數(shù)據(jù)的問題，系統(tǒng)方案中需要明確視頻數(shù)據(jù)格式、編碼，以及產(chǎn)生工具和流程問題。

二、客戶端方案問題探討和選型

客戶端實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播可以是客戶端專門的程序，也可以是基于瀏覽器的應(yīng)用。客戶端程序模式需要針對(duì)不同的平臺(tái)開發(fā)各自客戶端，其與服務(wù)器端組成C/S系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播應(yīng)用，這種模式在系統(tǒng)環(huán)境支持下能獲得最大的可能性和功能可選性，但開發(fā)工作量大，有多少種客戶端環(huán)境就需要開發(fā)多少種客戶端，甚至與類似的客戶端環(huán)境如果版本不同也需要開發(fā)單獨(dú)的客戶端程序，而且可能不適應(yīng)新設(shè)備環(huán)境，所以不建議采用。基于瀏覽器的應(yīng)用一般開發(fā)工作可以只進(jìn)行一次，就可以在不同的平臺(tái)和環(huán)境中獲得良好的應(yīng)用，理論上應(yīng)該優(yōu)先考慮。但瀏覽器應(yīng)用受限于系統(tǒng)環(huán)境和瀏覽器雙重限制，一般難找到可行方案。可喜的是隨著現(xiàn)代瀏覽器技術(shù)的廣泛應(yīng)用，支持HTML5標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用環(huán)境得到了更多的普及，使得基于瀏覽器應(yīng)用的模式實(shí)施的可能性大大增強(qiáng)。我們也傾向于選擇瀏覽器應(yīng)用模式。對(duì)此我們考察了各種平臺(tái)環(huán)境下常見視頻的支持性（見表1），發(fā)現(xiàn)Mp4/H.264編碼格式有較大的跨平臺(tái)可用性，只需要實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的播放客戶端即可。

對(duì)于跨平臺(tái)播放客戶端，我們找到了JWPlayer（版本5以上），其提供了HTML5/Flash自適應(yīng)播放應(yīng)用，完全適用于搭建跨平臺(tái)兼容HTTP-VOD系統(tǒng)的客戶端實(shí)現(xiàn)。所謂HTML5/Flash自適應(yīng)播放，就是客戶端播放器可以自動(dòng)偵測瀏覽環(huán)境，在支持HTML5標(biāo)簽且支持Mp4/H.264編碼格式時(shí)采用HTML5的video標(biāo)簽嵌入視頻播放器實(shí)現(xiàn)成功播放，否則就利用flash嵌入式小程序來實(shí)現(xiàn)成功播放。如果均不滿足則給出信息提示讓用戶知道不能播放的原因。要實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，只需要引入JWPlayer播放時(shí)定義好播放模式，比如下面的定義就實(shí)現(xiàn)了這一要求：

\"Content-Type\"content=\"text/html；charset=utf-8\"/><！--引入jwplayer支持庫腳本-->

三、服務(wù)器軟件選擇和相關(guān)問題

在明確了客戶端是以瀏覽器應(yīng)用和視頻采用Mp4/H.264編碼格式后，HTTP服務(wù)器就可以進(jìn)行選型了。我們希望是一種開源免費(fèi)的軟件，而且支持Mp4/H.264，最好效率高，此外能夠跨平臺(tái)部署。綜合上面的因素，有Apache2、Nginx、Lighttpd等可選，不過Apache2對(duì)mp4的支持不如Nginx和Lighttpd，后兩者豐富了應(yīng)用功能，當(dāng)然更好。最終我們選取Nginx為服務(wù)器端，該軟件可在Linux/Windows等系統(tǒng)下部署。要支持Mp4/H.264的流式播放，在Nginx的運(yùn)行模塊中需要有ngx_http_mp4_module，如果是自配置編譯的版本，需要在編譯配置中允許編譯該模塊。

四、視頻的編碼產(chǎn)生相關(guān)問題

前面已經(jīng)選型了Mp4/H.264編碼格式視頻文件，但視頻文件產(chǎn)生還有一些具體的問題。首先是采用何種編碼工具，可選的工具有開源項(xiàng)目Mplayer、FFmepeg等提供的工具，這些工具都可用，而且可以跨平臺(tái)使用，但基本上是基于命令行的處理，可能對(duì)大多數(shù)用戶來說不太方便。對(duì)于普通用戶來說，少量的視頻轉(zhuǎn)換，可以考慮格式工廠等有圖形界面工具。編碼時(shí)具體的編碼格式選擇H.264/AVC。此外需要注意的是Mp4文件在同樣的編碼下會(huì)有不同的混流形式，不同的混流形式在本地應(yīng)用時(shí)差別不大。所以我們要選擇元信息模塊在文件頭部的混流形式，如果前面編碼工具產(chǎn)生的文件不符合要求，可以采用Mp4Box工具來重新混流。對(duì)于編碼的碼流選擇，要根據(jù)視頻源的分辨率、質(zhì)量等來選擇。大致可以參考下面的表：

可見在當(dāng)前普通用戶聯(lián)網(wǎng)1～2M帶寬環(huán)境下，要適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)播可選視頻分辨率要低于1280×720，碼流范圍要低于2Mbps。

我們利用本文的方案搭建了完整的實(shí)例系統(tǒng)，并設(shè)置多個(gè)不同碼流的視頻文件在不同環(huán)境下測試了系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)良好，點(diǎn)播及隨機(jī)拖動(dòng)表現(xiàn)等播放體驗(yàn)也十分良好，具體各平臺(tái)/瀏覽器環(huán)境中測試情況見下表：

可見該方案在所有客戶端測試環(huán)境中都實(shí)現(xiàn)了可用，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，是一個(gè)良好的跨平臺(tái)兼容HTTP-VOD系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。本文在介紹中還具體介紹了包括視頻文件編碼工具選擇、編碼流量選擇等，對(duì)實(shí)施建設(shè)HTTP-VOD系統(tǒng)有了更全面的指導(dǎo)意義，介紹中最終選用的軟件也均為開源或免費(fèi)軟件，使得整體實(shí)施成本大幅降低，值得參考采用。

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