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。
图1 1688商家版直播域场景
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：
图2 开播设备选型对比
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。
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。
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。
图3 基于分布式软总线的多设备协同开播方案
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。
图4 HarmonyOS分布式软总线示意图
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
图5 直播互动迁移流转功能介绍
直播互动在多设备上迁移流转主要三个功能：
- 直播实时数据迁移大屏;
- 主播、协播互动迁移大屏;
- 主播中台控制操作大屏
(2)技术方案
图6 直播互动迁移流转技术方案
- 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;
- 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;
- 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。
图7 直播互动迁移流转代码实现
1.在LiveControlAbility的中进行流转设备注册：
- ContinuationRegisterManager continuationRegisterManager = getContinuationRegisterManager();
- continuationRegisterManager.register(getBundleName(), null, callback, requestCallback);
2.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);
- }
- }
- }
3.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();
- }
- }
4.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
图8 音视频流协同传输功能
音视频流在跨设备上的协同传输主要四个功能：
主播音视频采集流转到大屏摄像头;
唤起商品摄像头采集商品画面并流转大屏设备;
大屏设备合并商品和主播画面播放并推流;
音视频流传输到协播手机播放观看;
(2)技术方案
图9 音视频流协同传输技术方案
主播App在连接大屏设备后将关闭音视频采集、预览功能;
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;
商品摄像头上增加采集音视频和传输到大屏设备的能力;
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：
图10 音视频流协同传输代码实现
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();
- }
- }
- }
2.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;
- }
3.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();
- }
4.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);
- }
5.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
