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分布式软总线让阿里巴巴商家玩转多设备直播 精华

发布于 2021-10-12 15:29
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一、引言

距离HarmonyOS 2正式发布已经过去三个多月了,最新数据显示已有超过1.2亿台设备升级到了HarmonyOS 2操作系统。然而,对于HarmonyOS最核心的技术亮点—— 分布式软总线 ,许多应用开发者还不清楚该如何实现,更不清楚该如何与自己的业务相结合。1688也一直在探索这个问题。

1688是国内领先的B2B电商平台,服务的客户主要包括工厂老板、淘宝卖家、实体店主、档口商家等。由于疫情导致线下实体生意的萎缩,越来越多的工厂、档口老板寻求线上直播带货转型。随着业务的发展,今年1688也孵化了专门面向商家侧的App——1688商家版,提供给商家更加专业的服务,包括直播、洽谈、 工作台等。
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图1 1688商家版直播域场景

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1688商家版一直不断探索在直播域供给侧中如何提高商家开播能力、降低商家开播成本,当了解到分布式软总线的特性后,发现HarmonyOS的这些能力非常切合1688商家多设备开播诉求,于是他们研发了这个结合分布式软总线的多设备开播方案。

本文将从技术角度出发,分享 1688直播供给侧是如何基于HarmonyOS的分布式软总线技术,实现多设备协同开播,助力1688商家降低开播成本、提高开播能力。

与通常的手机开播不同,1688直播供给侧的多设备开播方案涉及到多设备多屏幕,实现除了录制主播以外,还可以连接额外的摄像头专门录制商品,大屏展示直播的数据和预览,协播与主播大屏互动等功能。先通过一段视频了解下该技术产品方案的实现效果:

视频链接:https://harmonyos.51cto.com/show/8728

二、业务背景

1. 痛点

1688直播的主播大多数是商家自己,他们对自己的货品如数家珍,但却对电商直播缺乏专业的开播能力和开播设备。如何在1688商家投入有限资源的前提下,帮助商家降低开播门槛、提高开播质量呢?通过线下走访商家,1688发现直播商家在开播设备方面主要存在以下三大痛点:

(1)直播缺乏特定功能设备

  • 缺乏商品摄像头,当前摄像头距离商品远,主播需要频繁走近开播设备才能展示商品细节,影响直播观感;

  • 缺乏互动大屏,手机直播互动屏幕小,主播需要走近开播设备才能看清观众留言与观众互动,影响直播体验;

(2)直播设备之间难以协同

  • 开播工具协同难,主播用到的录制设备、互动设备和协播使用的中控设备之间不互通操作困难;

  • 主播协播互动难,通常主播讲解商品、协播上品发券,由于双方的设备间缺乏互动只能口播沟通缺乏私密性;

(3)直播设备能力差异大、便携性差

  • 开播设备投入低,1688的很多主播本身是中小商家,直播投入追求性价比,开播设备参差不齐;

  • 开播设备便携差,在工厂车间等复杂场景需要驻播和走播协同开播,设备难以便携,缺乏多机位开播能力;

2. 商家需求

现有的设备是否满足商家 大屏多摄像头、设备间协同互动、便携低门槛 的开播诉求呢?先来对比下它们的特性:

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图2 开播设备选型对比

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  1. 手机开播,手机分别负责推流、互动,有一定的协同便携能力,但是存在屏幕小和摄像头不可配等问题。

  2. PC开播,具备可配置的摄像头和大屏,硬件成本不高,但设备大便携性差而且功能集中在一台设备缺乏互动性。

  3. 直播一体机开播,专门为直播开播定制的设备有大屏功能强,但是硬件门槛较高而且硬件都是烧录无法定制。

综上,1688期望提供给商家直播的开播工具需要具备 多设备协同、大屏互动、连接线路少、硬件可配、高性价比 ,那么,有没有同时满足这些优点的开播方案呢?

三、方案设计

据统计当前1688商家版App已经有超过30%的主播是HarmonyOS用户,针对已经具备HarmonyOS设备的中小商家,1688提出了基于分布式软总线的多设备协同开播方案。

1. 方案概述

主播使用手机开播时,当遇到大屏设备,可以一键将直播能力流转到大屏设备上,这时候主播的手机呈现遥控器状态,大屏显示屏上分别展示实时数据看板、实时互动信息和主播讲解的采集画面。如果场景中有商品摄像头,主播手机也可以唤起商品摄像头,商品摄像头会将采集的音视频数据传输给大屏设备显示,最终由大屏设备完成合流推流。协播可以通过连接大屏设备,从而获取实时音视频流播放,实现与主播观众的协同互动。该方案主要有两大核心技术能力,分别是 直播互动在跨设备上的迁移流转、音视频流在多设备上的协同传输。

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图3 基于分布式软总线的多设备协同开播方案

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2. 方案特点

该方案同时具备上述开播工具的优点:

(1)多设备间高效协同

专门录制主播讲解的摄像头,专门采集商品画面的摄像头,大屏设备展示主播讲解画面合并分发视频流,主播手机操控所有开播设备,协播手机播放视频流观看。

(2)大屏互动

大屏设备展示直播数据和互动信息,主播手机可以操控大屏互动,协播手机可以与主播、观众大屏互动。

(3)便携线路少

多设备间在同一局域网内完成无线连接。

(4)设备可配

录制主播和录制商品的摄像头可选配置,大屏互动设备可选配置。

(5)高性价比设备

主播、协播普通HarmonyOS手机,普通显示器外接HarmonyOS设备,摄像头根据清晰度需求可配。

四、技术实现

实现上述产品方案的核心技术能力是 直播互动的迁移流转 和 音视频流的协同 传输 ,这两个技术能力的底层都是基于HarmonyOS的分布式软总线在我们项目上的拓展封装。接下来,我先简单介绍下分布式软总线。

分布式总线是华为HarmonyOS提出的概念,它的灵感应该来自于计算机系统,在计算机系统里把CPU、输入、输出设备等之间传送信息的公共通路叫总线。而软总线是通过建立多设备间的虚拟通信连接,完成多设备间无物理线路连接的互联互通,从而低时延高带宽的设备间信息传输功能,使得各个设备之间可以通过无线的方式实现高效的数据传输。

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图4 HarmonyOS分布式软总线示意图

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从上面的架构图中,可以看到分布式软总线封装了多种通讯协议,并且将设备的发现、连接、传输统一封装成对外透明的接口,开发者只需要通过简单的调用就可以实现多设备间的互联互通,无需关心联通的细节。

方案中的直播互动正是基于分布式软总线实现多设备迁移流转,音视频流也是通过软总线通道实现跨设备的传输,下面给大家详细介绍下这两个技术产品能力的实现。

1. 直播互动的迁移流程

(1)产品功能

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图5 直播互动迁移流转功能介绍

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直播互动在多设备上迁移流转主要三个功能:

  1. 直播实时数据迁移大屏;

  2. 主播、协播互动迁移大屏;

  3. 主播中台控制操作大屏

(2)技术方案

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图6 直播互动迁移流转技术方案

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  1. 主播端App改造原有Android项目,增加HarmonyOS Ability依赖,新增开播控制的FA;

  2. 大屏端App是原有App上新增了大屏的HAP,包括直播数据FA 、实时互动FA;

  3. 协播端APP是原有Android项目新增与主播和买家互动的FA;

主播App首先发现并连接附近大屏,然后将直播数据FA和实时互动FA,无缝流转迁移到大屏设备,主播App跳转至开播控制FA,主播App通过中台控制可以操作大屏和协播App,设备间的互动通过IDL通信实现。需要注意的是,上述三个设备的App都是基于原有项目改造新增的能力,三者为同一个App。

(3)代码实现

以主播端App唤起大屏端App同时自身跳转中台控制为例。

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图7 直播互动迁移流转代码实现

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  1. 在LiveControlAbility的中进行流转设备注册:
ContinuationRegisterManager continuationRegisterManager = getContinuationRegisterManager();
continuationRegisterManager.register(getBundleName(), null, callback, requestCallback);
  1. 在ContinuationDeviceCallback连接设备回调成功后调用connectAbility唤起大屏PA ScreenServiceAbility并传递相关参数:
private IContinuationDeviceCallback callback = new IContinuationDeviceCallback() {
        @Override
        public void onDeviceConnectDone(String deviceId, String deviceType) {
            selectDeviceId = deviceId;
            if (selectDeviceId != null) {
                connectAa(selectDeviceId);
                continuationRegisterManager.updateConnectStatus(abilityToken,selectDeviceId, DeviceConnectState.CONNECTED.getState(), null);
            }
        }
    }
  1. 在大屏ScreenServiceAbility的onConnect接收数据并拉起大屏FA ScreenPageAbility:
    public IRemoteObject onConnect(Intent intent) {
        clientRole = intent.getStringParam("client_role");
             if ("controller".equals(clientRole)) {
            jumpScreen();
            return new ScreenRemoteForController();
        }
}
  1. ScreenRemoteForController继承自HarmonyControllerInterfaceSkeletonScreen在OnConnect回调以后初始化,并且接收从主播App发送的指令如唤起其他设备,再通过EventHandler进行事件分发:
class ScreenRemoteForController extends HarmonyControllerInterfaceSkeleton {
        ScreenRemoteForController() {
            super("IScreenRemoteInterface");
        }

        @Override
        public void sendCommand(String command) throws RemoteException {
            switch (command) {
                case "close":
                    MyApplication.getHandler().sendEvent(1);
                default:
                    break;
            }
        }

(4)难点和限制

① 跨设备通信

HarmonyOS的设备当前通信方式只支持以IDL的方式,并且IDL是单向通信的,为了实现设备之间双向通信,我们采取在IDL中的增加回调的方法,或者采用创建两个双向IDL的方式实现设备间的双通。

② Android与HarmonyOS兼容开发

当前1688的直播互动功能都是在原有Android项目上进行的HarmonyOS增量开发。未来,随着更多基础库完成HarmonyOS的迁移适配、HarmonyOS和Android间的更好兼容与通信,1688的直播互动功能将会有更佳的表现。

2. 音视频流的协同传输

(1) 产品功能

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图8 音视频流协同传输功能

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音视频流在跨设备上的协同传输主要四个功能:

  1. 主播音视频采集流转到大屏摄像头;

  2. 唤起商品摄像头采集商品画面并流转大屏设备;

  3. 大屏设备合并商品和主播画面播放并推流;

  4. 音视频流传输到协播手机播放观看;

(2)技术方案

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图9 音视频流协同传输技术方案

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  1. 主播App在连接大屏设备后将关闭音视频采集、预览功能;

  2. 大屏App上新增录制预览能力和合流推流能力,同时需要增加编码将采集到的音视频流传输到协播App上;

  3. 商品摄像头上增加采集音视频和传输到大屏设备的能力;

  4. 协播App去掉之前从云端拉取流的方式,改为本地解码后播放音视频流;

主播App 在连接大屏设备后,会唤起大屏设备的摄像头录制音视频并显示预览,大屏设备启动后拉起商品摄像头,同时对采集的音视频流编码,将流传输到大屏设备上合流并推流,协播手机可以获取大屏音视频流播放。

(3)代码实现

我们以商品摄像头被唤起后采集音视频传输到大屏端为例:

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图10 音视频流协同传输代码实现

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  1. 当商品摄像头被唤起后,首先初始化SurfaceProvider,并在其surfaceCallback回调中连接后台ScreenServiceAbility服务,同时打开摄像头:
   protected SurfaceOps.Callback surfaceCallback = new SurfaceOps.Callback() {
        @Override
        public void surfaceCreated(SurfaceOps surfaceOps) {
            previewSurface = surfaceOps.getSurface();
            if (CameraUtil.checkPermission(getApplicationContext())) {
                openCamera();
            }
        }
}
  1. 启动的后台服务ScreenServiceAbility在onConnect时将音视频数据进行传输:
public IRemoteObject onConnect(Intent intent) {
            return new ScreenRemoteFoSlave() {
                @Override
                public void onPcmReady(byte[] pcmData) throws RemoteException {
                        mControllerCallback.onPcmReady(pcmData);
                }

                @Override
                public void onYuvData(int type, int length, int seq, byte[] cameraData) throws RemoteException {
                        mControllerCallback.onReturnData(type, length, seq, cameraData);
                }
            };
     return null;
}
  1. 以商品摄像头采集的视频数据为例,将YUV数据格式编码后发送:
public void YuvCode() {
fmt.setObjectFormat(Format.MIME, Format.VIDEO_AVC);        
mCodec.registerCodecListener(new Codec.ICodecListener() {
                @Override
                public void onReadBuffer(ByteBuffer byteBuffer, BufferInfo bufferInfo, int trackId) {
                    byte[] msg = new byte[bufferInfo.size];
                    byteBuffer.clear();
                    byteBuffer.get(msg);
                    sendEncodedDataToRemote(msg, bufferInfo);
                }
        );
       mCodec.setCodecFormat(fmt);
       mCodec.start();
}
  1. 将转化后的YUV视频帧数据先做切片然后通过ScreenService后台服务进行发送:
   private void sendEncodedDataToRemote(byte[] data, BufferInfo bufferInfo) {
                    byte[] msgTemp = new byte[bufferInfo.size - position];
                    System.arraycopy(data, position, msgTemp, 0, msgTemp.length);
                    mScreenServiceProxy.onYuvData(CameraUtil.IRemoteMsg.MSG_TYPE_SLICE_END, bufferInfo.size, 0, data);
    }
  1. 大屏设备收到商品摄像头发送的音视频数据进行解码后播放:
private ControllerCallbackStub mControllerCallback = new ControllerCallbackStub("com.alibaba.cameraohos.IControlFaCallback") {
        @Override
        public void onPcmReady(byte[] pcmData) throws RemoteException {
            mPlayRecord.playTransData(pcmData);
        }

        @Override
        public void onReturnData(int type, int length, int seq, byte[] cameraData) throws RemoteException {
                    createMyDecoder();
                    initMuxer();                       
        }
    }

(4)难点和限制

① 音视频流本地编解码传输

有别于传统的本地编码推流,本方案里面设备间音视频流都是在局域网内传输,由于局域网的带宽有限,而视频数据较大,1688采用对本地视频流YUV数据进行编解码,通过切片合流的方式,达到了720P的视频流传输。

② 多设备的组网

出于安全性考虑,HarmonyOS的设备组网需要基于以下前提条件,在同一WiFi、开启蓝牙、暂时只支持登录相同华为账号。不过在这个场景中,设备都是服务于同一个直播账号,登录相同的华为账号再进行开播场景也合理。

五、总结和展望

1. 总结

1688的方案具备以下三个特点:

(1) 软件方案解决硬件限制

利用HarmonyOS分布式软总线技术,采用软件方案打破1688直播场景的硬件限制,将应用功能打散到最匹配的硬件设备上,实现硬件资源的互助互补。

(2) 结合场景拓展开播能力

结合1688商家直播的场景特点,基于HarmonyOS的分布式软总线的特性,解决直播互动、音视频传输的无缝流转,实现大屏互动、多设备开播功能。

(3) 低本高效解决商家痛点

在基本不改变原有1688开播功能的基础上,软件层面实现同一个应用在多设备上不同能力表达,硬件层面可根据商家实力选择合适设备,开发成本低,商家投入少。

分布式软总线是HarmonyOS操作系统独有的能力,当前只有HarmonyOS的用户才具备这个能力。

2. 展望

基于1688沉淀的直播互动迁移和音视频协同传输两大技术能力,未来1688会在这两个方向进一步探索。

(1) 多机位多摄像头开播,丰富直播内容

随着集团Artc逐步适配HarmonyOS并提供更多流处理能力,1688可以提供专业高清的摄像头录制商品,可移动的摄像头走播工厂,多角度的摄像头采集直播画面,进一步提升1688的直播内容质量。

(2)标准化的中控盒子,降低开播成本

将音视频流合流分发、投屏展示、开播控制的能力集中在一个中控设备上,主播只需要拥有该设备就可以实现以上打包的开播能力。

当前的方案主要还是软件应用的开发并不涉及硬件的开发,所以实际使用的时候需要的摄像头和大屏设备能力都是采用HarmonyOS的手机完成的,但如果该方案能涉及硬件开发,使用烧录OpenHarmony的摄像头和投屏盒子,将进一步降低商家的成本、丰富开播的能力。随着5G和万物互联时代的发展,未来前景还是十分广阔。

参考:

1. 分布式语音照相 :

https://gitee.com/panthole/harmonyos-codelabs/tree/master/VoiceCamera

2. 跨设备迁移视频内容 :

https://gitee.com/panthole/harmonyos-codelabs/tree/master/DistributedVideoCodelab

3. HamonyOS视频解码能力播放预览画面 :

https://gitee.com/panthole/harmonyos-codelabs/tree/master/CodecDemo

作者:潘凌越,阿里巴巴技术专家

已于2021-10-12 15:29:47修改
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