协议之DASH介绍

DASHDynamic Adaptive Streaming over HTTP基于 HTTP 的动态自适应码流标准标准号ISO/IEC 23009-1由 MPEG 制定2012 年正式发布。与 HLS 类似核心思想是将媒体内容切分为多个小的媒体片段segment并在清单文件MPDMedia Presentation Description中声明不同比特率/分辨率的表示Representation由客户端根据网络状况动态选择。一、DASH整体结构三层结构服务端分片存储层 → MPD 描述层 → 客户端自适应逻辑层媒体分片层原始音视频编码后切割为小段独立分片Segment常见分片时长 2~10s 分片封装格式MP4fMP4 碎片 MP4、MPEG-TS。MPD 元数据层XML 格式清单文件描述所有视频 / 音频 / 字幕轨道、分片地址、码率、分辨率、时长、加密信息客户端播放的唯一入口。客户端自适应控制层播放器解析 MPD测量下载吞吐量选择最优码率分片下载、解码渲染。示例文件MPD mediaPresentationDurationPT300S minBufferTimePT2S Period durationPT300S !-- 视频轨道组 -- AdaptationSet mimeTypevideo/mp4 codecshev1.1.6.L93.90 !-- 1080P 5M码率版本 -- Representation bandwidth5000000 width1920 height1080 frameRate25 SegmentTemplate mediavideo_$Bandwidth$_$Number$.m4s initializationvideo_$Bandwidth$_init.m4s duration4000 startNumber1/ /Representation !-- 720P 2M码率版本 -- Representation bandwidth2000000 width1280 height720 frameRate25 SegmentTemplate mediavideo_$Bandwidth$_$Number$.m4s initializationvideo_$Bandwidth$_init.m4s duration4000 startNumber1/ /Representation /AdaptationSet !-- 音频轨道组 -- AdaptationSet mimeTypeaudio/mp4 codecsmp4a.40.2 Representation bandwidth128000 SegmentTemplate mediaaudio_$Number$.m4s initializationaudio_init.m4s duration4000/ /Representation /AdaptationSet /Period /MPD二、核心介绍2.1 MPD 文件最核心MPD 是标准 XML全称 Media Presentation Description描述整个视频资源的全部信息。2.1.1MPD 顶层关键节点结构XMLMPD !-- 全局配置总时长、更新周期、分片默认时长 -- Period !-- 一段连续播放内容点播1个Period直播持续新增Period -- AdaptationSet !-- 同类型媒体轨道集合视频/音频/字幕各一套AdaptationSet -- Representation !-- 单套码率规格一种分辨率、码率、帧率 -- SegmentTemplate !-- 分片命名规则、分片时长、起始序号、初始化分片 -- /SegmentTemplate /Representation /AdaptationSet /Period /MPDMPD 根节点mediaPresentationDuration点播总时长直播无固定时长minimumUpdatePeriod直播 MPD 文件刷新间隔客户端定时重新拉取 MPD 获取新分片Period播放分段单元广告、正片会拆分为多个 Period直播持续追加新 Period。AdaptationSet适配集同一媒体类型轨道集合视频 AdaptationSet所有分辨率视频轨道音频 AdaptationSet多语言、多声道音频轨道Subtitle AdaptationSet字幕轨道 支持属性mimeType、codecs、width、height、音频声道、语言标识。Representation码率版本一套独立编码规格每个代表一个清晰度档位bandwidth码率bps自适应核心判断依据width/height分辨率frameRate帧率codecs编码标识avc1、hev1、aac 等SegmentTemplate分片模板定义分片 URL 生成规则无需在 MPD 罗列每一个分片地址大幅减小 MPD 体积initialization初始化分片 URL包含 SPS/PPS 解码器参数播放器必须先下载media分片路径模板支持占位符$Number$分片序号最常用$Bandwidth$码率$Time$分片起始时间戳duration单个分片时长单位毫秒startNumber第一个分片序号2.2 媒体分片 SegmentDASH 主流使用fMP4Fragmented MP4碎片 MP4也支持 MPEG-TS 分片。2.2.1 Init segmentftyp moov ├─ mvhd # 全局媒体头部 ├─ trak # 视频/音频轨道信息 │ ├─ tkhd │ ├─ mdia │ │ ├─ mdhd │ │ ├─ hdlr │ │ └─ minf │ │ └─ stbl │ │ ├─ stsd # 编码参数 SPS/PPS/AAC 配置核心 │ │ ├─ stts │ │ ├─ stsc │ │ ├─ stsz │ │ └─ stcoInit 仅由 MP4 基础盒子构成无媒体数据 具体的属性内容可以参考MP4格式的解析。容器格式之MP4介绍-CSDN博客Init 分片全局唯一一套 Representation 只需要下载一次。2.2.2 media segment单个 media segment示意图[ftyp][moof(元数据)][mdat(视频帧音频帧)]ftyp # 文件类型标识可选很多分片省略 moof # Fragment Movie Box 分片元数据每段分片独立 ├─ mfhd # 分片序号 └─ traf # Track Fragment 轨道分片信息 ├─ tfhd # 轨道基础配置 ├─ tfdt # 分片起始时间戳 PTS └─ trun # 本分片所有帧时长、偏移、关键帧标记 mdat # Media Data Box原始裸流H.264/H.265/AAC 二进制帧1ftpy文件类型标记识别 fMP4 碎片格式很多生成工具会省略。2moof分片元数据头自适应核心每一个 media segment 自带独立 moof不需要依赖前面任何分片这是 DASH 无缝切换码率的基础。mfhdfragment 序号对应 MPD Numbertraf/trun trun 记录本分片内每一帧PTS、帧长度、是否 I 帧。播放器可以精准跳转、快速解码。tfdt分片起始绝对时间戳用于音视频同步、直播时间轴对齐。3mdat 裸数据区二进制原始音视频压缩帧无封装头由 moof 内 trun 提供偏移、长度信息分割每一帧。2.3 两种DASH工作模式2.3.1 点播模式On-Demand DASH完整视频提前分片全部分片静态存储在 CDNMPD 文件包含完整总时长、全部分片序号范围客户端可任意拖拽跳转随机访问任意分片适合短视频、长视频点播平台。2.3.2 直播模式Live DASH / DASH-IF Live实时流持续切片服务器不断生成新分片MPD 设置minimumUpdatePeriod播放器定时重新请求 MPD 拉取最新分片地址存在播放窗口timeShiftBufferDepth仅保留最近 N 秒分片过期分片自动删除无法回看久远历史低延迟扩展LL-DASHLow Latency DASH通过分片分块推送、HTTP/2、Chunked 传输将端到端延迟降至 2~5s。