Explore dynamic pre-rolls and mid-rolls in HLS
Audio & Video 高级 29m

探索 HLS 动态片头广告和中插广告

Explore dynamic pre-rolls and mid-rolls in HLS

2021年6月11日

在 Apple 官方观看视频

一句话判断

如果你在做视频广告插播系统，HLS 的 #EXT-X-DATERANGE 加上新引入的 #EXT-X-SERVER-CONTROL 已经能实现广播级的片头和中插广告无缝切换——不必再靠客户端硬切了。

这场 Session 讲了什么

Session 介绍了 HTTP Live Streaming（HLS）在广告插播方面的能力更新，重点是如何在直播和点播流中动态插入 pre-roll（片头广告）和 mid-roll（中插广告）。过去在 HLS 中做广告插播主要有两个痛点：一是广告和正片的切换不够丝滑，用户会看到明显的黑帧或卡顿；二是直播场景下广告时机难以控制。

Apple 的方案是将广告插播点（Ad Insertion Point）用 #EXT-X-DATERANGE 标签在 playlist 中标记，播放器看到标签后自动请求广告内容。对于直播流，新增的 #EXT-X-SERVER-CONTROL 标签让服务器可以控制播放器的缓冲行为，在广告窗口期间提前预加载广告内容，确保切换时零延迟。Session 还讨论了广告内容的编码匹配问题——广告和正片的编码参数（分辨率、码率、codec）越接近，切换越流畅。

值得深挖的点

CUE-OUT / CUE-IN 标记与 DATERANGE 的结合

传统广播系统用 SCTE-35 标记广告窗口。HLS 通过 #EXT-X-DATERANGE 的 SCTE35-OUT 和 SCTE35-IN 属性来承载这些标记。但 Apple 新增了一种更简洁的方式：直接用 END-DATE 属性标记广告窗口的结束时间。播放器看到 START-DATE 后就知道接下来 N 秒是广告时段，可以提前准备。关键是 PLANNED-DURATION 属性——它让播放器在广告还没实际到达时就能预留正确的缓冲窗口，避免因缓冲不足导致的卡顿。

Bitrate 和 Codec 匹配对无缝切换的影响

广告素材和正片内容的编码参数差异是广告切换不丝滑的根源。Session 给出了一个很实用的建议：广告素材的 HLS variant 列表应该和正片的 variant 列表使用完全相同的编码参数——同样的分辨率阶梯、同样的码率范围、同样的 codec profile。这样播放器在切换时不需要重新选择 variant，解码器也不需要重新初始化。做不到完全匹配的情况下，至少保证 GOP（Group of Pictures）对齐，让切换点落在 I-frame 上。

代码片段

# 使用 EXT-X-DATERANGE 标记直播流中的广告窗口
# 播放器看到此标记后请求广告内容
#EXT-X-DATERANGE:ID="ad-break-001",
  CLASS="com.apple.hls.interstitial",
  START-DATE="2021-06-11T15:30:00.000Z",
  DURATION=30.000,
  X-ASSET-URI="https://ads.example.com/preroll.m3u8",
  X-RESUME-OFFSET=0.0
# 服务器控制标签——告诉播放器预加载策略
#EXT-X-SERVER-CONTROL:CAN-BLOCK-RELOAD=YES,
  CAN-SKIP-UNTIL=30.0,
  PART-HOLD-BACK=3.0

# 直播 playlist 中标记广告时机
#EXT-X-PROGRAM-DATE-TIME:2021-06-11T15:29:50.000Z
#EXTINF:10.0,
segment-001.ts
#EXT-X-DATERANGE:ID="cue-out-1",
  SCTE35-OUT=0xFC002E...,START-DATE="2021-06-11T15:30:00Z",
  DURATION=120.000
# 广告内容的 variant playlist 应与正片编码参数一致
# 确保切换时无需重新初始化解码器

# 正片 variant
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=5000000,RESOLUTION=1920x1080,CODECS="avc1.640028"
main_1080p.m3u8

# 广告 variant——相同的编码参数
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=5000000,RESOLUTION=1920x1080,CODECS="avc1.640028"
ad_1080p.m3u8

最佳实践

  • 广告和正片使用完全相同的编码配置文件（encoding profile），包括分辨率阶梯、码率、帧率和 GOP 大小。这是实现无缝切换的前提条件。
  • 在直播场景中使用 CAN-BLOCK-RELOAD=YES 让服务器控制 playlist 更新节奏，配合 PART-HOLD-BACK 参数确保播放器在广告窗口前有足够的缓冲。
  • 广告素材预生成多个码率版本并缓存到 CDN 边缘节点，避免用户等待广告内容下载而看到空白画面。

还有什么值得关注

  • AVPlayer 的 currentItemInterstitialTimeRanges API 可以让你监听广告时段的开始和结束，用来更新 UI（比如显示”广告中”提示）。
  • macOS Monterey 的 Safari 15 也支持了 HLS interstitial 的标准标记，Web 端和原生端的广告插播行为趋于一致。
  • Apple 推荐使用 Media Source Extensions（MSE）作为 Web 端广告插播的备选方案，当原生 HLS 播放不可用时。
WWDC 2021