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HTML5如何实现视频直播功能

言

前不久抽空对目前比较火的视频直播，做了下研究与探索，了解其整体实现流程，以及探讨移动端HTML5直播可行性方案。

发现目前 WEB 上主流的视频直播方案有 HLS 和 RTMP，移动 WEB 端目前以 HLS 为主（HLS存在延迟性问题，也可以借助 video.js 采用RTMP），PC端则以 RTMP 为主实时性较好，接下来将围绕这两种视频流协议来展开H5直播主题分享。

一、视频流协议HLS与RTMP

1. HTTP Live Streaming

HTTP Live Streaming（简称 HLS）是一个基于 HTTP 的视频流协议，由 Apple 公司实现，Mac OS 上的 QuickTime、Safari 以及 iOS 上的 Safari 都能很好的支持 HLS，高版本 Android 也增加了对 HLS 的支持。一些常见的客户端如：MPlayerX、VLC 也都支持 HLS 协议。

HLS 协议基于 HTTP，而一个提供 HLS 的服务器需要做两件事：

编码：以 H.263 格式对图像进行编码，以 MP3 或者 HE-AAC 对声音进行编码，最终打包到 MPEG-2 TS（Transport Stream）容器之中；分割：把编码好的 TS 文件等长切分成后缀为 ts 的小文件，并生成一个 .m3u8 的纯文本索引文件；浏览器使用的是 m3u8 文件。m3u8 跟音频列表格式 m3u 很像，可以简单的认为 m3u8 就是包含多个 ts 文件的播放列表。播放器按顺序逐个播放，全部放完再请求一下 m3u8 文件，获得包含最新 ts 文件的播放列表继续播，周而复始。整个直播过程就是依靠一个不断更新的 m3u8 和一堆小的 ts 文件组成，m3u8 必须动态更新，ts 可以走 CDN。一个典型的 m3u8 文件格式如下：

#EXTM3U
#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=200000
gear1/prog_index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=311111
gear2/prog_index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=484444
gear3/prog_index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=737777
gear4/prog_index.m3u8

可以看到 HLS 协议本质还是一个个的 HTTP 请求 / 响应，所以适应性很好，不会受到防火墙影响。但它也有一个致命的弱点：延迟现象非常明显。如果每个 ts 按照 5 秒来切分，一个 m3u8 放 6 个 ts 索引，那么至少就会带来 30 秒的延迟。如果减少每个 ts 的长度，减少 m3u8 中的索引数，延时确实会减少，但会带来更频繁的缓冲，对服务端的请求压力也会成倍增加。所以只能根据实际情况找到一个折中的点。

对于支持 HLS 的浏览器来说，直接这样写就能播放了：

<video src=”./bipbopall.m3u8″ height=”300″ width=”400″  preload=”auto” autoplay=”autoplay” loop=”loop” webkit-playsinline=”true”></video>

注意：HLS 在 PC 端仅支持safari浏览器，类似chrome浏览器使用HTML5 video

标签无法播放 m3u8 格式，可直接采用网上一些比较成熟的方案，如：sewise-player、MediaElement、videojs-contrib-hls、jwplayer。

程序猿的生活：web前端全栈资料粉丝福利（面试题、视频、资料笔记，进阶路线）zhuanlan.zhihu.com/p/136454207

2. Real Time Messaging Protocol

Real Time Messaging Protocol（简称 RTMP）是 Macromedia 开发的一套视频直播协议，现在属于 Adobe。这套方案需要搭建专门的 RTMP 流媒体服务如 Adobe Media Server，并且在浏览器中只能使用 Flash 实现播放器。它的实时性非常好，延迟很小，但无法支持移动端 WEB 播放是它的硬伤。

虽然无法在iOS的H5页面播放，但是对于iOS原生应用是可以自己写解码去解析的, RTMP 延迟低、实时性较好。浏览器端，HTML5 video

标签无法播放 RTMP 协议的视频，可以通过 video.js 来实现。

<link href=“http://vjs.zencdn.net/5.8.8/video-js.css” rel=“stylesheet”>
<video id=“example_video_1″ class=“video-js vjs-default-skin” controls preload=“auto” width=“640” height=“264” loop=“loop” webkit-playsinline>
<source src=“rtmp://10.14.221.17:1935/rtmplive/home” type=‘rtmp/flv’>
</video>
<script src=“http://vjs.zencdn.net/5.8.8/video.js”></script>
<script>
videojs.options.flash.swf = ‘video.swf’;
videojs(‘example_video_1′).ready(function() {
this.play();
});
</script>


3. 视频流协议HLS与RTMP对比


二、直播形式

目前直播展示形式，通常以YY直播、映客直播这种页面居多，可以看到其结构可以分成三层：

① 背景视频层

② 关注、评论模块

③ 点赞动画

而现行H5类似直播页面，实现技术难点不大，其可以通过实现方式分为：

① 底部视频背景使用video视频标签实现播放

② 关注、评论模块利用 WebScoket 来实时发送和接收新的消息通过DOM 和 CSS3 实现

③ 点赞利用 CSS3 动画

了解完直播形式之后，接下来整体了解直播流程。

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三、直播整体流程

直播整体流程大致可分为：

视频采集端：可以是电脑上的音视频输入设备、或手机端的摄像头、或麦克风，目前以移动端手机视频为主。

直播流视频服务端：一台Nginx服务器，采集视频录制端传输的视频流(H264/ACC编码)，由服务器端进行解析编码，推送RTMP/HLS格式视频流至视频播放端。

视频播放端：可以是电脑上的播放器（QuickTime Player、VLC），手机端的native播放器，还有就是 H5 的video标签等，目前还是以手机端的native播放器为主。

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四、H5 录制视频

对于H5视频录制，可以使用强大的 webRTC （Web Real-Time Communication）是一个支持网页浏览器进行实时语音对话或视频对话的技术，缺点是只在 PC 的 Chrome 上支持较好，移动端支持不太理想。

使用 webRTC 录制视频基本流程

① 调用 window.navigator.webkitGetUserMedia()

获取用户的PC摄像头视频数据。

② 将获取到视频流数据转换成 window.webkitRTCPeerConnection

(一种视频流数据格式)。

③ 利用 WebScoket

将视频流数据传输到服务端。

注意：

虽然Google一直在推WebRTC，目前已有不少成型的产品出现，但是大部分移动端的浏览器还不支持 webRTC（最新iOS 10.0也不支持），所以真正的视频录制还是要靠客户端（iOS,Android）来实现,效果会好一些。


WebRTC支持度

WebRTC支持度

iOS原生应用调用摄像头录制视频流程

① 音视频的采集，利用AVCaptureSession和AVCaptureDevice可以采集到原始的音视频数据流。

② 对视频进行H264编码，对音频进行AAC编码，在iOS中分别有已经封装好的编码库（x264编码、faac编码、ffmpeg编码）来实现对音视频的编码。

③ 对编码后的音、视频数据进行组装封包。

④ 建立RTMP连接并上推到服务端。


五、搭建Nginx+Rtmp直播流服务

安装nginx、nginx-rtmp-module

① 先clone nginx项目到本地：

brew tap homebrew/nginx

② 执行安装nginx-rtmp-module

brew install nginx-full –with-rtmp-module

2. nginx.conf配置文件，配置RTMP、HLS

查找到nginx.conf配置文件（路径/usr/local/etc/nginx/nginx.conf），配置RTMP、HLS。

① 在http节点之前添加 rtmp 的配置内容：

② 在http中添加 hls 的配置

3. 重启nginx服务

重启nginx服务，浏览器中输入 http://localhost:8080，是否出现欢迎界面确定nginx重启成功。

nginx -s reload

六、直播流转换格式、编码推流

当服务器端接收到采集视频录制端传输过来的视频流时，需要对其进行解析编码，推送RTMP/HLS格式视频流至视频播放端。通常使用的常见编码库方案，如x264编码、faac编码、ffmpeg编码等。鉴于 FFmpeg 工具集合了多种音频、视频格式编码，我们可以优先选用FFmpeg进行转换格式、编码推流。

1.安装 FFmpeg 工具

brew install ffmpeg

2.推流MP4文件

视频文件地址：/Users/gao/Desktop/video/test.mp4

推流拉流地址：rtmp://localhost:1935/rtmplive/home，rtmp://localhost:1935/rtmplive/home

//RTMP 协议流
ffmpeg -re -i /Users/gao/Desktop/video/test.mp4 -vcodec libx264 -acodec aac -f flv rtmp://10.14.221.17:1935/rtmplive/home
//HLS 协议流
ffmpeg -re -i /Users/gao/Desktop/video/test.mp4 -vcodec libx264 -vprofile baseline -acodec aac -ar 44100 -strict -2 -ac 1 -f flv -q 10 rtmp://10.14.221.17:1935/hls/test


注意：

当我们进行推流之后，可以安装VLC、ffplay（支持rtmp协议的视频播放器）本地拉流进行演示

3.FFmpeg推流命令

① 视频文件进行直播

ffmpeg -re -i /Users/gao/Desktop/video/test.mp4 -vcodec libx264 -vprofile baseline -acodec aac -ar 44100 -strict -2 -ac 1 -f flv -q 10 rtmp://192.168.1.101:1935/hls/test
ffmpeg -re -i /Users/gao/Desktop/video/test.mp4 -vcodec libx264 -vprofile baseline -acodec aac -ar 44100 -strict -2 -ac 1 -f flv -q 10 rtmp://10.14.221.17:1935/hls/test


② 推流摄像头＋桌面+麦克风录制进行直播

ffmpeg -f avfoundation -framerate 30 -i “1:0″ \-f avfoundation -framerate 30 -video_size 640x480 -i “0” \-c:v libx264 -preset ultrafast \-filter_complex ‘overlay=main_w-overlay_w-10:main_h-overlay_h-10′ -acodec libmp3lame -ar 44100 -ac 1 -f flv rtmp://192.168.1.101:1935/hls/test


更多命令，请参考：

FFmpeg处理RTMP流媒体的命令大全

FFmpeg常用推流命令

七、H5 直播视频播放

移动端iOS和 Android 都天然支持HLS协议，做好视频采集端、视频流推流服务之后，便可以直接在H5页面配置 video 标签播放直播视频。

<video controls preload=“auto” autoplay=“autoplay” loop=“loop” webkit-playsinline>
<source src=“http://10.14.221.8/hls/test.m3u8″ type=“application/vnd.apple.mpegurl” />
<p class=“warning”>Your browser does not support HTML5 video.</p>
</video>

八、总结

本文从视频采集上传，服务器处理视频推流，以及H5页面播放直播视频一整套流程,具体阐述了直播实现原理，实现过程中会遇到很多性能优化问题。

① H5 HLS 限制必须是H264+AAC编码。

② H5 HLS 播放卡顿问题，server 端可以做好分片策略，将 ts 文件放在 CDN 上，前端可尽量做到 DNS 缓存等。

③ H5 直播为了达到更好的实时互动，也可以采用RTMP协议，通过video.js 实现播放。

原文 https://zhuanlan.zhihu.com/p/146323842

开源精选》是我们分享Github、Gitee等开源社区中优质项目的栏目，包括技术、学习、实用与各种有趣的内容。本期推荐的是一个开源的 HTML5 视频播放器插件——MuiPlayer。


MuiPlayer 是一个开源的HTML5视频播放插件，其默认配置了精美可操作的的播放控件，涉及了常用的播放场景，例如全屏播放、播放快进、循环播放、音量调节等功能。支持 mp4、m3u8、flv 等多种媒体格式播放，解决大部分兼容问题，同时适应在PC、手机端播放。


特点

  • 各浏览器平台播放 ui 不能统一
  • ui 扩展之间以及状态处理容易产生冲突
  • 在不同环境下（android、ios、pc）针对 h5 video api 可能触发事件的时机尽不相同
  • 媒体格式存在各种兼容问题，muiplayer 处理了大多数在不同环境下播放的兼容问题
  • 具有丰富的参数可以自定义播放器实例，通过轻松的配置即可完成自定义场景的视频播放

快速开始

  • 安装

使用 npm 安装：

npm i mui-player --save

使用 yarn 安装：

yarn add mui-player
  • 使用

1 使用 script 标签引入：

<!-- 引入基础样式文件 mui-player.min.css -->
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="css/mui-player.min.css"/>

<!-- 引入基础脚本 mui-player.min.js -->
<script type="text/javascript" src="js/mui-player.min.js"></script>

<!-- 指定播放器容器 -->
<div id="mui-player"></div>

或者使用模块管理器引入：

import 'mui-player/dist/mui-player.min.css'
import MuiPlayer from 'mui-player'

2 定义播放器容器

<div id="mui-player"></div>

3 初始化构建播放器

// 初始化 MuiPlayer 插件，MuiPlayer 方法传递一个对象，该对象包括所有插件的配置
var mp = new MuiPlayer({
    container:'#mui-player',
    title:'标题',
    src:'./static/media/media.mp4',
})

以上就能为初始化构建一个具有默认配置控件的视频播放器。

更多API基础配置： https://muiplayer.js.org/zh/guide/api.html#%E4%B8%BB%E8%A6%81%E9%85%8D%E7%BD%AE


效果演示

  • 基础效果

  • 直播模式

  • 播放字幕

  • 播放弹幕

  • 多窗口播放


更多内容大家可自行前往阅读。

开源地址：https://gitee.com/muiplayer/hello-muiplayer

前，视频直播（尤其是移动端的视频直播）已经火到不行了，基本上各大互联网公司都有了自己的直播产品，所以对于我们而言，了解直播的一些基本知识和主要技术点是有必要的。

一、移动视频直播发展

可以看到，直播从 PC 到一直发展到移动端，越来越多的直播类 App 上线，同时移动直播进入了前所未有的爆发阶段，但是对于大多数移动直播来说，还是要以 Native 客户端实现为主，但是 HTML5 在移动直播端也承载着不可替代的作用，例如 HTML5 有着传播快，易发布的优势，同时最为关键的时 HTML5 同样可以播放直播视频。

二、直播流程

完整的直播可以分为以下几块：

  1. 视频录制端：一般是电脑上的音视频输入设备或者手机端的摄像头或者麦克风，目前以移动端的手机视频为主。

  2. 视频播放端：可以是电脑上的播放器，手机端的 Native 播放器，还有就是 HTML5 的 video 标签等，目前还是已手机端的 Native 播放器为主。

  3. 视频服务器端：一般是一台 nginx 服务器，用来接受视频录制端提供的视频源，同时提供给视频播放端流服务。

流程如下：

三、直播协议

1、HLS

HLS 全称是 HTTP Live Streaming。这是 Apple 提出的直播流协议。目前，IOS 和 高版本 Android 都支持 HLS。

那什么是 HLS 呢？

HLS 主要的两块内容是 .m3u8 文件和 .ts 播放文件。接受服务器会将接受到的视频流进行缓存，然后缓存到一定程度后，会将这些视频流进行编码格式化，同时会生成一份 .m3u8 文件和其它很多的 .ts 文件。

根据 wiki 阐述，HLS 的基本架构为：

  • 服务器：后台服务器接受视频流，然后进行编码和片段化。

  • 编码：视频格式编码采用 H.264。音频编码为 AAC, MP3, AC-3，EC-3。然后使用 MPEG-2 Transport Stream 作为容器格式。

  • 分片：将 TS 文件分成若干个相等大小的 .ts 文件。并且生成一个 .m3u8 作为索引文件（确保包的顺序）

  • 分发：由于 HLS 是基于 HTTP 的，所以，作为分发，最常用的就是 CDN 了。

  • 客户端：使用一个 URL 去下载 m3u8 文件，然后，开始下载 ts 文件，下载完成后，使用 playback software（即时播放器） 进行播放。

2、RTMP

RTMP 全称为：Real-Time Messaging Protocol 。它是专门应对实时交流场景而开发出来的一个协议。它爹是 Macromedia，后来卖身给了 Adobe。RTMP 根据不同的业务场景，有很多变种：

  • 纯 RTMP 使用 TCP 连接，默认端口为 1935（有可能被封）。

  • RTMPS: 就是 RTMP + TLS/SSL

  • RTMPE: RTMP + encryption。在 RTMP 原始协议上使用，Adobe 自身的加密方法

  • RTMPT: RTMP + HTTP。使用 HTTP 的方式来包裹 RTMP 流，这样能直接通过防火墙。

  • RTMFP: RMPT + UDP。该协议常常用于 P2P 的场景中，针对延时有变态的要求。

3、HLS与RTMP

四、视频录制

关于音视频采集录制，首先明确下面几个概念：

  • 视频编码：所谓视频编码就是指通过特定的压缩技术，将某个视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式，我们使用的 iPhone 录制的视频，必须要经过编码，上传，解码，才能真正的在用户端的播放器里播放。

  • 编解码标准：视频流传输中最为重要的编解码标准有国际电联的 H.261、H.263、H.264，其中 HLS 协议支持 H.264 格式的编码。

  • 音频编码：同视频编码类似，将原始的音频流按照一定的标准进行编码，上传，解码，同时在播放器里播放，当然音频也有许多编码标准，例如 PCM 编码，WMA 编码，AAC 编码等等，这里我们 HLS 协议支持的音频编码方式是 AAC 编码。

1、HTML5录制视频

对于HTML5视频录制，可以使用强大的 webRTC （Web Real-Time Communication）是一个支持网页浏览器进行实时语音对话或视频对话的技术，缺点是只在 PC 的 Chrome 上支持较好，移动端支持不太理想。

使用 webRTC 录制视频基本流程是：

  1. 调用 window.navigator.webkitGetUserMedia() 获取用户的PC摄像头视频数据。

  2. 将获取到视频流数据转换成 window.webkitRTCPeerConnection (一种视频流数据格式)。

  3. 利用 webscoket 将视频流数据传输到服务端

由于许多方法都要加上浏览器前缀，所以很多移动端的浏览器还不支持 webRTC，所以真正的视频录制还是要靠客户端（iOS,Android）来实现,效果会好一些。

2、iOS录制视频

利用 iOS 上的摄像头，进行音视频的数据采集，主要分为以下几个步骤：

  1. 音视频的采集，iOS 中，利用 AVCaptureSession 和 AVCaptureDevice 可以采集到原始的音视频数据流。

  2. 对视频进行 H264 编码，对音频进行 AAC 编码，在 iOS 中分别有已经封装好的编码库来实现对音视频的编码。

  3. 对编码后的音、视频数据进行组装封包；

  4. 建立 RTMP 连接并上推到服务端。

五、推流

所谓推流，就是将我们已经编码好的音视频数据发往视频流服务器中，在 iOS 代码里面一般常用的是使用 RTMP 推流，可以使用第三方库 librtmp-iOS 进行推流，librtmp 封装了一些核心的 API 供使用者调用。例如推流 API 等等，配置服务器地址，即可将转码后的视频流推往服务器。

那么如何搭建一个推流服务器呢？

简单的推流服务器搭建，由于我们上传的视频流都是基于 RTMP 协议的，所以服务器也必须要支持 RTMP 才行，大概需要以下几个步骤：

  1. 安装一台 nginx 服务器。

  2. 安装 nginx 的 RTMP 扩展，目前使用比较多的是 https://github.com/arut/nginx-rtmp-module

  3. 配置 nginx 的 conf 文件

  4. 重启 nginx，将 RTMP 的推流地址写为 rtmp://ip:1935/hls/mystream， 其中 hls_path 表示生成的 .m3u8 和 ts 文件所存放的地址，hls_fragment 表示切片时长，mysteam 表示一个实例，即将来要生成的文件名可以先自己随便设置一个。

更多配置可以参考：https://github.com/arut/nginx-rtmp-module/wiki/

下面是 nginx 的配置文件

六、播放视频

对于视频播放，可以使用 HLS(HTTP Live Streaming)协议播放直播流，iOS和 Android 都天然支持这种协议，配置简单，直接使用 video 标签即可。

下面是简单的代码使用 video 播放直播视频：

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参考地址：http://geek.csdn.net/news/detail/95188、https://aotu.io/notes/2016/10/09/HTML5-SopCast/


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