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从直播硬件出发，浅析直播技术到物联网设备的智能化趋势

前言 直播有个人直播（泛娱乐直播）和企业直播（商业&商务直播）之分；个人直播的投入成本低，一部手机便可以随时随地开播，且各直播App有足够多的直播辅助工具来协助开播，对增值服务需求不高；企业直播讲究规范，有专门的直播间，投入的人力物力很大，直播影响面广泛，对专业的直播硬件，PaaS，SaaS等软件服务以及运营指导，售后服务等多种增值服务都有明确诉求，故本次分析基于TO B的企业直播业务展开。

作者：秦宓
1.直播市场调研 背景
全世界的经济因疫情不断放缓，企业竞争激烈，企业开源节流，降本增效的核心诉求越来越强，而数字经济也在快速发展，逐渐成为新的经济增长动力；企业直播能推动企业的生产，经营等多个环节的价值提升，控制和节约成本，帮助企业传播，触达更多的用户，从而加速企业的数字化转型。
从直播硬件出发，浅析直播技术到物联网设备的智能化趋势
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资料来源：艾瑞咨询《2021年中国企业直播服务行业发展研究报告》
直播参与方
  1. C端用户：信息获取，休闲娱乐，购物等；
  2. B端企业：培训，会议，运营，营销等；
  3. 直播服务商：直播硬件，软件，云服务，数据服务，营销服务，办公协同等。
B端企业的直播场景
从教育，金融，汽车，医疗，互联网，传媒，家居，地产等多个垂直行业，从几十人的小企业到上万人的大型企业，企业直播都在快速应用；企业直播有对内，和对外双重需求；对内主要进行企业培训，会议会展，企业宣传；对外进行产品介绍，赛事直播，电商带货等。
B端企业对直播的诉求
相比于公有云，企业更希望融合了公有云和私有云的混合云模式，在获取公有云的低成本功能迭代和稳定性能的同时，保持对业务定制的能力；兼具PaaS和SaaS特性的aPaaS服务能更好地满足企业搭建直播系统的需要（甚至是企业搭建自己的视频中台），aPaaS提供的低代码，可扩展，弹性伸缩的能力让企业的直播服务可以进行更好地定制化；同时低延迟，超高清，高并发，高安全性是衡量用户体验的重要指标。
直播服务商的架构与生态
直播服务商提供了上游，中游，下游的一站式解决方案，同时不断地集成CRM，HRM，协同办公，数据服务等企业级服务，让直播服务与其他企业级服务产生协同效应，打造以直播业务为核心的企业服务生态。
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资料来源：艾瑞咨询《2021年中国企业直播服务行业发展研究报告》
IoT定位和机会在哪？
IoT基于自身定位和技术优势，更有可能在上游提供直播所需的CDN分发，智能审核，转码，点播等基础能力，同时在中游聚焦智能化直播硬件，直播PaaS（iPaaS，aPaaS），数据分析服务等方面的研发；在生态协上集成钉钉办公服务，友盟营销服务等来为直播服务商提供有竞争力的核心能力，先TO B再TO C，输出有竞争力的核心软硬件能力来为直播服务商赋能。
2. 直播相关技术 直播相关的技术涉及到基本的设备端的推拉流以及对应协议，云端的转码，审核，水印等功能；也包含运行在设备端和云端的一些AI算法能力。
直播服务流程
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  1. 主播端：采集封装好的音视频直播流被推流SDK推送到直播服务中心；
  2. 服务端：推送的视频流通过CDN分发节点进行加速，以此来保证上行传输的稳定性；
  3. 服务端：视频流推送至多媒体直播中心后，可按需对视频流进行转码，录制，截图，安全审核等处理；
  4. 观众端：处理好的视频流通过CDN分发节点下发至观众的设备中进行播放；
  5. 观众端：直播视频还可以在云端录制下来后转至点播系统提供点播服务。
多媒体框架
FFmpeg：
  • 集录制，转换，音/视频编码解码功能于一体的完整开源解决方案；
  • 支持视频采集，视频格式转换，视频抓图，视频加水印，将音/视频转化成流；
  • 可将摄像头的视频，麦克风的音频以指定格式（如FLV）来进行RTMP协议的推流；
  • 支持协议：HTTP，RTP，RTSP，RTMP等。
核心模块：
  • 读/写设备数据模块：libavdevice；
  • 音/视频编解码模块：libavcodec（codec =enCode （编码）+ deCode（解码））；
  • 音/视频格式打包和解包模块：libavformat；
  • 播放器（用ffmpeg解析和解码，可以用拉流播放）：ffplay。
编码（压缩处理，便于存储和传输）格式：
  • 视频：H.262，H.264，H.265（有版权）；VP8，VP9，AV1（无版权）；
  • 音频：MP3，AAC等；
  • 常用编码器：
    视频：libx264（H.264格式），libx265，libvpx（VP8，VP9格式），libaom（AV1格式）；
    音频：aac（AAC格式）
推拉流流程：
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硬件加速编解码：
  • FFmpeg通过hwaccel cuda，h264_cuvid，hevc_cuvid和h264_nvenc，hevc_nvenc模块支持硬件加速编码和解码（存在NVIDIA GPU情况下），硬件编解码器能产生与软件编解码器相同的输出，但可能使用更少的功率和CPU；
  • 硬件编解码用到GPU处理能力，省电，性能快，分担CPU压力和减少CPU发热，由于不同硬件平台的芯片性能和接口参数不一样，需要硬件厂商在硬件和软件层面做适配；软件编解码不用GPU，主要通过CPU进行的编解码，耗电，性能较差，但对各个硬件平台的兼容性强；一般的直播平台都会基于设备的具体配置做自适应来保障直播效果。
常用直播协议
RTMP（Real Time Streaming Protocol）
  • Adobe 实时消息传输协议，基于TCP长连接，支持FLV格式的连续视频流（收到数据立刻转发）；
  • 低延时（1~3S），但在iOS平台上没有提供原生支持RTMP的播放器；
  • 默认使用1935非公共端口，易被防火墙阻拦，在iOS端需要使用第三方解码器；
  • 适合用在推流端和拉流端双端。
HTTP-FLV（HTTP Flash Video）
  • 基于HTTP长连接的RTMP，低延时（1~3S），支持HTML5；
  • 将音/视频数据封装成FLV格式，然后通过HTTP协议传输；
  • 结合了RTMP的低延时，以及复用现有HTTP分发资源的流式协议；
  • 实时性和RTMP相等，与RTMP比省去部分协议交互时间，首屏时间更短，可拓展的功能更多；
    HTTP-FLV一般用于拉流播放。
HLS（HTTP Live Streaming）
  • Apple视频直播技术，支持m3u8格式的切片视频流；
  • 在服务端收集一段时间的流媒体并切割，生成连续的ts切片文件，并更新m3u8索引；
  • 延迟性高（5~20S），基于HTTP短连接，需要不断地与服务器建立连接，支持HTML5；
  • 由于是基于HTTP/80传输，能有效避免防火墙拦截；
  • HLS一般用于拉流播放或者回看。
直播相关算法
直播内容审核（云侧）
  • 由于内容量巨大，人工审核成本高，AI审核可以基于鉴黄，暴力，恐怖等内容进行过滤。
个性化推荐（云侧）
  • 面向主动搜索，或场景识别的个性化推荐，基于实时兴趣进行相关内容推荐。
广告营销（云侧）
  • 基于直播视频内容，场景等进行广告推广，进行直播内容的商业化变现。
直播美颜（设备侧）
  • 直播美颜（美白，磨皮，贴纸，滤镜），美型（关键点检测，五官调整）等；
  • 设备侧算法推理需要在满足效果的情况下兼顾实时性要求，同时要适配不同的硬件配置。
3. 直播一体机诉求 传统基于手机的直播存在各种各样的问题，市面上一直有对直播一体机这样的专业智能设备的诉求，用来进行直播活动的全流程功能管控和提效。
传统直播道具存在的问题
  1. 手机直播发热卡顿，直播画面小，和粉丝互动不方便，也不能拓展到其他高端专业的直播外接设备；
  2. 配齐手机，电脑，大屏同屏器，导播台，编码器，音控台等设备进行直播，协同麻烦，操作过于复杂；
  3. 复杂的设备协同需要多人参与来进行一场直播，人力成本贵；
  4. 直播间装饰，需要设计，材料，人工等额外费用，且不能一键随意切换来改变直播间的背景；
  5. 无法同时支持多机位，多个摄像头之间无法协同工作，实现远/近景，产品特写，画中画等效果。
直播一体机可集成功能
  1. 集多功能于一体：集成导播台，编码器，采集卡，监视器，音控台，同屏器，提词器于一体；
  2. 实时抠图功能：一键可切换直播背景，免去直播间的装修；支持图片，PPT，视频作为直播背景；
  3. 多机位可切换：全景，近景，特写机位，可以多角度呈现直播的卖点；
从直播硬件出发，浅析直播技术到物联网设备的智能化趋势
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  1. 支持多摄像头：可以支持HDMI，USB等多路摄像头接入；
  2. 支持一键开播：内置主流的如淘宝直播，抖音，快手，小红书等直播平台，可以一键开播；
  3. 多媒体接口扩展：可扩展单反，摄像机，微单，麦克风，声卡，键盘鼠标等多媒体设备；
  4. 远程OTA能力：系统，功能（包括内置App升级，新装App等），性能等升级均可远程OTA升级。
直播一体机软硬件配置 硬件设备：
  • 直播一体机（安卓系统，带CPU，GPU能力）；
  • 摄像头（支持多机位）。
辅助设备：
  • 灯光，无线麦克风，绿幕抠像布。
软件套件：
  • 集成绿幕抠图, 直播贴片, 多路导播，画中画，水印，机位切换，音频/画质调节，提词器等能力；
  • 软件可拆分为基础软件包与直播高级功能辅助包。
商业模式：
  • 硬件一次性采购，软件套件可以按年收取服务费用。
由直播一体机需求到物联网设备智能化普及的进阶 由于手机直播的不足带来的直播一体机的需求，推进了以直播硬件为载体的直播一体化完整解决方案的诉求，而这还只是当前万千行业的冰山一角。目前IoT（物理网）已经在AIoT（人工智能物联网）和IIoT（工业物联网）两个方向上飞速发展；尤其是是在AIoT领域，已经渗透到社区，园区，城市，农业，商业等众多领域，并逐渐形成端，边，管，云一体化的各个细分方向的专业化解决方案。
硬件智能化便是这些解决方案的基石，被智能化的硬件本着数据就近消费，算力就近计算的原则，与边缘计算，云计算进行协同互联，推进了AIoT的加速普及；未来在端侧， 边缘侧将会有120亿的IoT设备，1500亿的嵌入式设备，而这些都将是可以智能化的沃土。
从直播硬件出发，浅析直播技术到物联网设备的智能化趋势
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本调研从大家熟悉的直播业务出发，拆解直播一体机这种智能化硬件设备诉求和组成。这样的智能化硬件已经非常多了，如云POS机，云投屏机，电子智能秤，AI摄像头，Vlog互动屏，安防边缘一体机，商业客流分析一体机，工业瑕疵检测一体机等，会逐一对以前已有的各种设备进行一遍智慧化的改造。
【从直播硬件出发，浅析直播技术到物联网设备的智能化趋势】IoT的时代永远不会到来，因为它从现在开始的每天都在不断地到来中，未来不管是在芯片硬件，操作系统，算法推理，数据分析，工程集成，云端监控 & 运维等都蕴含着巨量的机会，等待大家一起挖掘。
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