【直播串流教學】Google Cloud – Live Stream API 介紹與實作

直播串流技術在疫情影響下蓬勃發展，Google Cloud 也針對自架直播串流門檻高的痛點推出操作簡易的 Live Stream API。一起跟著 Cloud Ace 的專業架構師認識這項服務的功能和導入教學吧。

在直播串流已不侷限於網紅直播主圈的現在，幾乎所有活動都轉而使用線上直播服務。從直播帶貨、運動賽事及演唱會轉播，再到線上講座，多領域的應用讓各種直播串流技術應運而生。而誕生於這波浪潮中的 Google Cloud – Live Stream API （以下簡稱 Live Stream API ）不僅提供 Platform as a Service（PaaS）的無伺服器架構，更因為搭載於 Google 全球網路基礎設施上，讓使用者免除架設與維運困擾。而無需因使用量變化而擔心擴展速度或資源浪費的特點，也有效減少了不必要的費用，下面就讓我們一起認識這項服務吧。

直播串流教學：Google Cloud – Live Stream API 介紹

Live Stream API 可將直播訊號轉碼為即時串流（Real-time streaming）格式，支援適用於多個設備平台，且基於 HTTP 的動態自適應串流協議 （DASH/MPEG-DASH） ，和 HTTP 即時串流協議（HLS）。

我們可透過 REST 請求或其他多種語言的 Google Cloud 套件操作 Live Stream API。而輸入端點可以是 SRT 或 RTMP 協定，經轉碼、輸出成 HLS 或 DASH 協定輸出流的通道資源。Live Stream API 創建的輸出流會保存到 Cloud Storage Bucket，我們可將 Cloud Storage Bucket 配置到 Cloud CDN 的後端，達到節省資源費用及降低訊號至觀看者間延遲的效果。

直播串流教學：Google Cloud – Live Stream API 實作

Live Stream API 提供高可用性的架構，而本次將示範使用帶有備援的架構。以下實作的主信號為 SRT；備援信號為 RTMP。輸出則使用雙訊號（DASH、HLS），並包含多解析度（1080p、720p）輸出，最後再由 Cloud CDN 優化使用者觀看體驗。

實作步驟一：環境準備

首先我們需要到 Google Cloud Marketplace 搜尋 Live Stream API 並點選 Enable，稍等一下就會自動轉跳到監控管理頁面（圖1）。此監控頁面除了通道狀態外，還詳列了 Quotas 的限制與 COST 的費用（圖2）。Quotas 限制每個專案單一地區通道數量，如要擴增需額外向 Google 提出申請。 接著只要進到 Cloud Storage 設置一個 Standard 模式的 Bucket ，地區選擇欲建置直播通道的區域即可（圖3）。

實作步驟二：建立直播通道

本篇實作將以 REST API 進行，如欲使用 C# 或 Python 等其他程式語言請參考 Google Cloud 的建置範例文件。以下為 Live Stream API 實作會使用到的參數，都準備好後就可以開始操作 API 了。

Live Stream API 實作所需參數
• PROJECT_ID：Google Cloud Project number 或使用 Project name 也可以
• LOCATION：創建通道的位置。支援地區請參照 Live Stream API locations
• INPUT_ID：輸入端點自定義名稱
• CHANNEL_ID：頻道自定義名稱

建立 Input Endpoint

建立 Input Endpoint 的程式碼請參考： 1_create_inputendpoint.sh

設定相關參數及 json 檔案後，即可透過 curl POST 發送建置請求。但此次由於會建立備援架構並使用不同協定，因此需創建兩個 json 並發送兩次 POST 請求來分別帶入不同的 json，待請求送出後取得 operation 參數就代表 Input Endpoint 已建置完成！

在上圖最下方的紅框中我們發現 done 顯示為 false，但這部分不須擔心。因為根據官方文件內容，false 表示操作仍在進行中，一點時間後透過 operation 參數再次確認便會發現 done 狀態已為 true 且沒有 error 訊息。但如果有，則需排除問題才能進行下個步驟。

查詢 Input Endpoint

查詢 Input Endpoint 的程式碼請參考： 2_check_inputendpoinrt.sh

如下圖所示，使用 curl GET 指令可直接獲得所有 Input Endpoint 的 SRT 或 RTMP URI。 這兩條 URI 可先複製起來，最後進行直播發送時會用到。

建立 Channel

建立 Channel 的程式碼請參考：3_create_channel.sh

在此步驟中，Channel data json 內有許多細項可讓使用者設置，大家可依需求自行設定。若沒有那麼多自訂需求，以下為一定要設置的區塊和設定範例，直接按照當中的內容設定也能成功建立 Channel。

Channel data json 的必要設置
• inputAttachments：Input Endpoint 相關資訊
• output：檔案輸出至 Bucket 的 gs:// 路徑
• elementaryStreams：Channel 相關參數設置。如影片畫質、畫面更新率、位元率等參數，以及音訊解碼器和位元率等參數
• muxStreams：Output Stream 的多工（Multiplexing）參數
• manifests：輸出檔案名稱、類型和 segments 參數

開啟 Channel

開啟 Channel 的程式碼請參考： 4_start_channel.sh

透過 curl Get 指令我們會發現 Channel 建置完成後，預設狀態為 STOPPED，需執行 start 指令才能啟用。執行 Start Channel 後再去 check Channel 會發現 streamingState 狀態已變為 AWAITING_INPUT，表示通道已建立完成，可以準備發送直播訊號了。這邊需特別注意的是 Channel 會依各頻道的啟用時間長度與解析度計算費用，計費詳情請參考 Live Stream API pricing。

實作步驟三：傳送與觀看直播訊號

分別使用 OBS 與 ffmpeg 傳遞 srt 與 rtmp 訊號的直播成果如下方影片所示。影片中的效果為 Primary input 與 Backup input 同時傳遞訊號，當 Primary input 訊號中斷後，Web Demo 自動切換為 Backup input 訊號。當 Primary input 訊號恢復後，Web Demo 再自動轉為呈現 Primary input 的畫面。

而如下圖所示，當 input Endpoint 接收到訊號時，我們可從 Storage Bucket 上看到 HLS 與 DASH 分片檔的主檔 m3u8 與 mpd ，其他切片檔則會被放在資料夾裡面。

最後在影片在發布前，還須進行以下兩個步驟才算完成設定。

影片發布前的最終設定
1. Storage Bucket 要設為 Public，權限設定授予 allUsers 使用者 Storage object Viewer 的權限
2. 在 Cloud Storage Bucket 上啟用跨域資源共享（CORS）

進階實作：添加 CDN 功能

首先在 Cloud CDN 功能頁面上建立一個新的 Origin，Type 選擇 Backend bucket 並指定到我們之前在 Cloud Storage 所建立的 bucket，接著再設置一個 Load Balancer Name 如下圖所示。

Cloud CDN 建置完成後，可以到 Load Balancing 頁面取得我們的 IP。由於此次沒有設定 SSL 憑證，所以使用 VLC 工具做展示。 從圖片我們可以觀察到連線網址從原本 Storage Bucket 名稱「https://storage.googleapis.com/<bucket_name>/main.m3u8」變成「http://<LB_IP>/main.m3u8」。

以上介紹雖然都是指令沒有圖形化使用者介面可以操作，但實際寫成腳本或以程式執行時，只需設定好參數就可以直接在系統上執行，歡迎大家一起來動手試試看！最後補充一個小知識，使用 rtmp 通道時，rtmp 網址中 live 後面那串是 key 喔。

最後，若大家想使用 Live Stream API 並以圖形化使用者介面管理，跟各位介紹 Cloud Ace 針對 Live Stream API 推出的延伸直播方案：LIVE Management System（LMS）。LMS 是一個具備圖形化使用者介面與 API 的系統，可同時滿足無須管理訊號和監看即時狀態的需求。另外 LMS 也可與您既有的系統使用者資料做使用者驗證的串接，讓使用者行為分析的資訊更加完整！這邊簡單用一張圖介紹 LMS 系統在各層面的優勢，如有興趣歡迎與我們聯繫。

以上就是 Google Cloud – Live Stream API 的教學實作，大家對文中內容有任何問題，或想看其他實作教學都可留言告訴我們。 最後，如果想更了解 GCP 或有技術服務相關需求也都歡迎聯絡我們獲得更進一步的資訊。

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