直播疑难杂症排查— 黑屏花屏闪屏问题

Posted 2020-09-21

本文是 《直播疑难杂症排查》系列的第七篇文章，我们来重点看看直播中常见的各种黑屏、花屏、闪屏问题。

首先我们要明白，黑屏、花屏、闪屏等问题，可能是推流端的问题，也可能是播放器的问题，遇到这些现象，我们要第一时间用别的播放器（如 VLC，ffplay）试试，如果都出现同样的问题，那么多半是流本身的问题了，反之，则很可能是播放器的问题。

1.  播放黑屏

现象：画面是黑的，没有图像，但是有声音。

1.1 主播端摄像头权限问题

无论 android 还是 ios，App 使用摄像头都是需要申请授权的，特别是 Android 6.0 以后，如果 App 层面不做专门的处理的话，很可能出现摄像头权限被禁用的情况。

如果 App 没有获取到摄像头权限，视频就无法采集成功，从而导致推出来的流只有音频数据。

解决方案：

App 层面肯定要小心处理权限问题，检测到未获取相应权限则禁止开播，或者反复提示主播授予权限。另外，可以询问出现问题的主播是否有摄像头预览画面，如果 App 没有获得权限的话，是没有预览画面的。

1.2 主播端编码失败

视频数据采集到后，下一步就是经过编码器，由于参数配置或者某些机型的硬编兼容性问题，很可能数据送入编码器后，编码失败，并无输出，从而导致没有视频数据送入到推流模块。

解决方案：

一般推流 SDK 都会统计推流的实时视频帧率，CDN 服务端也会有一些帧率监控，因此，如果发现这些统计得到的推流帧率为 0，同时又确定不是没有采集到数据，那么多半是编码器的原因，可以想办法查看下该机型的日志看看具体的报错信息。

1.3 视频解码失败

前面的文章有提到过，当播放器遇到不支持的视频格式，或者数据内容/格式异常，则会解码失败，从而导致无解码视频输出。

针对不支持的格式：

- 要提前了解播放器本身支持哪些音视频格式，如 H.264，mp4v，aac 等等，避免播放不支持的格式

- 播放器本身遇到的硬解或者软解失败，应该有日志报错，或者抛出异常给应用层提示用户

针对视频数据内容错误：

需要分析码流文件本身，常见的数据内容错误导致的解码失败有如下几种：

- 送入解码器的帧数据不完整

- H.264 的视频码流，缺失了 SPS，PPS 等必要的信息头

- iOS 的 VideoToolbox 解码，只支持 avcc 方式打包的 H.264 数据

- 部分 Android 机型硬编出来的数据有额外的 naul 头

- 其他等等

1.4 码流的前半段只有音频没有视频

这种情况，多半出自 HLS 切片产生的码流，当主播用同一个地址推流，前半段只推了音频（可能是摄像头权限被禁用，也可能是选择了纯音频推流等等），然后接着又同时推了音视频流，那么，服务端 HLS 切片产生的文件，就会出现这样的情况。

基于 ffmpeg 的播放器，会在解析完视频头后初始化解码器，因此，对于这种码流，往往会出现仅有音频或者仅有视频播放的情况。

解决方案：

从 App 端尽可能避免出现这种使用姿势，修改播放器的代码，对这种码流进行兼容处理。

2.  播放花屏/绿屏

现象：播放画面出现图像紊乱，大面积的异常颜色的方块图，或者绿屏现象

1.1 丢失参考帧导致的

一般 H.264 码流有 I、B、P 三种帧类型，I 帧是关键帧，B 帧是双向预测内插编码帧，P 帧是前向预测编码帧。

I 帧由于是帧内压缩，因此可以独立解码播放，而 B 帧，一旦丢失了 I 帧或者后面的 P 帧，则会解码失败，而 P 帧一旦丢失了前面的 I/B/P 帧，也会导致解码失败。

对于丢失了参考帧而导致的解码失败，一般就会出现花屏的现象，花屏的严重程度依赖于丢失的参考帧对即将解码的帧的重要程度。

那么，什么情况下会丢失参考帧呢 ？

首先，推流/播放的代码层面，需要注意，不要丢弃编码后、解码前的视频帧数据，不过实际场景中，遇到下面的情况，难免还是会产生丢帧：

- 网络不好，编码后的数据发不出去

- 系统低内存，队列里面无法承受更多的帧数据

因此，在这些极端的情况下，不得不丢帧的话，最合理的策略就应该是一次丢一整个 GOP，即：一旦开始丢了一个 I 帧，那么在遇到下一个 I 帧之前的所有视频帧，均丢弃掉，这样即可有效避免播放器端产生解码花屏。

1.2 播放器没有从关键帧开始解码

原理依然如上面所述，如果不从关键帧开始解码，则必然会由于丢失了参考信息而导致解码花屏。

因此，播放器，无论是首播，还是断网重连后，都应该判断第一帧视频是否是关键帧，如果不是，则应该等到第一个关键帧到达之后再送入解码器。

基于 ffmpeg 的播放器，如何判断关键帧，可以参考我的这篇文章：《FFMPEG Tips (3) 如何读取每一帧的信息》

1.3 码流中视频尺寸发生变化

很多直播 App，横屏直播和竖屏直播，使用的是不同的推流尺寸 ，当主播由竖屏推流改为横屏推流，同时又不改变推流地址的话，观众端拉到的流就会出现中间发生了视频尺寸的变化，比如：从 848 x 480 变成了 1280 x 720 等等。

播放器需要实时检测，如果发现视频尺寸发生了变化，则需要重置解码器以及相关逻辑，否则容易出现解码花屏或者出现内存越界等异常。

1.4 硬编硬解的兼容性问题

当然，如果使用的是 Android 硬编硬解，则难免会遇到一些比较坑爹的手机，硬编硬解没有失败报错，但是输出的图像确实异常的情况。

Android 硬编硬解的兼容性问题，代码上小心仔细，充分考虑机型的兼容性，不轻易写死任何参数，剩下能做的就是靠白名单/黑名单了。

1.5 推流端图像尺寸和格式处理不当

图像的格式和尺寸，都是非常重要的参数，一定要严格配置正确。

比如：如果采集到的视频是 NV21 ，编码器只支持 I420，那么编码出来的图像自然会出现颜色问题。

比如：在一些场景切换的过程中，前后摄像头切换，视频的尺寸可能发生了变化，但是剪裁、处理、编码模块没有相应的修改尺寸，那么，也会出现各种视频错乱的现象。

3.  播放闪屏

闪屏问题，从根源来看，就是播放的过程中，出现了两种不同的画面来回切换，从而看起来像 “闪屏”，比如，黑白两张图片交替渲染。下面我们再来看看直播场景下，什么原因会引发该现象。

3.1 播放器缓冲机制原因

网络不好的时候，播放器会频繁缓冲，曾遇到过一种案例，就是某直播 App 应用，在缓冲的时候，使用了一张广告图片，在某种极端弱网情况下，由于频繁缓冲，导致真实的播放画面和广告图片来回快速切换，导致闪屏现象。

这个情况是完全可以从播放器的缓冲策略上避免的，每次缓冲后，不要收到一帧后就立即渲染，而是适当地多缓冲一些数据，再发送缓冲结束的消息，从而可以频繁 ms 级别的缓冲切换产生的闪屏。

3.2 推流端的原因

推流端产生闪屏的流，往往发生在有画面合成的代码模块，比如：叠加水印、摄像头/图片切换推流、连麦合流等等。

画面的合成，一定要铭记一点，任何情况下，都要避免出现，有合成/没有合成 两种画面的交替。

4. 小结

关于直播黑屏、花屏、闪屏的问题排查大致就介绍道这里了，有任何疑问欢迎来信 [email protected] 交流，另外，欢迎关注我的新浪微博 @卢_俊 或者 微信公众号 @Jhuster 获取最新的文章和资讯。

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