HTML5如何實現視頻直播功能

言

前不久抽空對目前比較火的視頻直播，做了下研究與探索，了解其整體實現流程，以及探討移動端HTML5直播可行性方案。

發現目前 WEB 上主流的視頻直播方案有 HLS 和 RTMP，移動 WEB 端目前以 HLS 為主（HLS存在延遲性問題，也可以借助 video.js 采用RTMP），PC端則以 RTMP 為主實時性較好，接下來將圍繞這兩種視頻流協議來展開H5直播主題分享。

一、視頻流協議HLS與RTMP

1. HTTP Live Streaming

HTTP Live Streaming（簡稱 HLS）是一個基于 HTTP 的視頻流協議，由 Apple 公司實現，Mac OS 上的 QuickTime、Safari 以及 iOS 上的 Safari 都能很好的支持 HLS，高版本 Android 也增加了對 HLS 的支持。一些常見的客戶端如：MPlayerX、VLC 也都支持 HLS 協議。

HLS 協議基于 HTTP，而一個提供 HLS 的服務器需要做兩件事：

編碼：以 H.263 格式對圖像進行編碼，以 MP3 或者 HE-AAC 對聲音進行編碼，最終打包到 MPEG-2 TS（Transport Stream）容器之中；分割：把編碼好的 TS 文件等長切分成后綴為 ts 的小文件，并生成一個 .m3u8 的純文本索引文件；瀏覽器使用的是 m3u8 文件。m3u8 跟音頻列表格式 m3u 很像，可以簡單的認為 m3u8 就是包含多個 ts 文件的播放列表。播放器按順序逐個播放，全部放完再請求一下 m3u8 文件，獲得包含最新 ts 文件的播放列表繼續播，周而復始。整個直播過程就是依靠一個不斷更新的 m3u8 和一堆小的 ts 文件組成，m3u8 必須動態更新，ts 可以走 CDN。一個典型的 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 協議本質還是一個個的 HTTP 請求 / 響應，所以適應性很好，不會受到防火墻影響。但它也有一個致命的弱點：延遲現象非常明顯。如果每個 ts 按照 5 秒來切分，一個 m3u8 放 6 個 ts 索引，那么至少就會帶來 30 秒的延遲。如果減少每個 ts 的長度，減少 m3u8 中的索引數，延時確實會減少，但會帶來更頻繁的緩沖，對服務端的請求壓力也會成倍增加。所以只能根據實際情況找到一個折中的點。

對于支持 HLS 的瀏覽器來說，直接這樣寫就能播放了：

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

注意：HLS 在 PC 端僅支持safari瀏覽器，類似chrome瀏覽器使用HTML5 video

標簽無法播放 m3u8 格式，可直接采用網上一些比較成熟的方案，如：sewise-player、MediaElement、videojs-contrib-hls、jwplayer。

程序猿的生活：web前端全棧資料粉絲福利（面試題、視頻、資料筆記，進階路線）zhuanlan.zhihu.com/p/136454207

2. Real Time Messaging Protocol

Real Time Messaging Protocol（簡稱 RTMP）是 Macromedia 開發的一套視頻直播協議，現在屬于 Adobe。這套方案需要搭建專門的 RTMP 流媒體服務如 Adobe Media Server，并且在瀏覽器中只能使用 Flash 實現播放器。它的實時性非常好，延遲很小，但無法支持移動端 WEB 播放是它的硬傷。

雖然無法在iOS的H5頁面播放，但是對于iOS原生應用是可以自己寫解碼去解析的, RTMP 延遲低、實時性較好。瀏覽器端，HTML5 video

標簽無法播放 RTMP 協議的視頻，可以通過 video.js 來實現。

<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. 視頻流協議HLS與RTMP對比

二、直播形式

目前直播展示形式，通常以YY直播、映客直播這種頁面居多，可以看到其結構可以分成三層：

① 背景視頻層

② 關注、評論模塊

③ 點贊動畫

而現行H5類似直播頁面，實現技術難點不大，其可以通過實現方式分為：

① 底部視頻背景使用video視頻標簽實現播放

② 關注、評論模塊利用 WebScoket 來實時發送和接收新的消息通過DOM 和 CSS3 實現

③ 點贊利用 CSS3 動畫

了解完直播形式之后，接下來整體了解直播流程。

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三、直播整體流程

直播整體流程大致可分為：

視頻采集端：可以是電腦上的音視頻輸入設備、或手機端的攝像頭、或麥克風，目前以移動端手機視頻為主。

直播流視頻服務端：一臺Nginx服務器，采集視頻錄制端傳輸的視頻流(H264/ACC編碼)，由服務器端進行解析編碼，推送RTMP/HLS格式視頻流至視頻播放端。

視頻播放端：可以是電腦上的播放器（QuickTime Player、VLC），手機端的native播放器，還有就是 H5 的video標簽等，目前還是以手機端的native播放器為主。

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四、H5 錄制視頻

對于H5視頻錄制，可以使用強大的 webRTC （Web Real-Time Communication）是一個支持網頁瀏覽器進行實時語音對話或視頻對話的技術，缺點是只在 PC 的 Chrome 上支持較好，移動端支持不太理想。

使用 webRTC 錄制視頻基本流程

① 調用 window.navigator.webkitGetUserMedia()

獲取用戶的PC攝像頭視頻數據。

② 將獲取到視頻流數據轉換成 window.webkitRTCPeerConnection

(一種視頻流數據格式)。

③ 利用 WebScoket

將視頻流數據傳輸到服務端。

注意：

雖然Google一直在推WebRTC，目前已有不少成型的產品出現，但是大部分移動端的瀏覽器還不支持 webRTC（最新iOS 10.0也不支持），所以真正的視頻錄制還是要靠客戶端（iOS,Android）來實現,效果會好一些。

WebRTC支持度

iOS原生應用調用攝像頭錄制視頻流程

① 音視頻的采集，利用AVCaptureSession和AVCaptureDevice可以采集到原始的音視頻數據流。

② 對視頻進行H264編碼，對音頻進行AAC編碼，在iOS中分別有已經封裝好的編碼庫（x264編碼、faac編碼、ffmpeg編碼）來實現對音視頻的編碼。

③ 對編碼后的音、視頻數據進行組裝封包。

④ 建立RTMP連接并上推到服務端。

五、搭建Nginx+Rtmp直播流服務

安裝nginx、nginx-rtmp-module

① 先clone nginx項目到本地：

brew tap homebrew/nginx

② 執行安裝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（路徑/usr/local/etc/nginx/nginx.conf），配置RTMP、HLS。

① 在http節點之前添加 rtmp 的配置內容：

② 在http中添加 hls 的配置

3. 重啟nginx服務

重啟nginx服務，瀏覽器中輸入 http://localhost:8080，是否出現歡迎界面確定nginx重啟成功。

nginx -s reload

六、直播流轉換格式、編碼推流

當服務器端接收到采集視頻錄制端傳輸過來的視頻流時，需要對其進行解析編碼，推送RTMP/HLS格式視頻流至視頻播放端。通常使用的常見編碼庫方案，如x264編碼、faac編碼、ffmpeg編碼等。鑒于 FFmpeg 工具集合了多種音頻、視頻格式編碼，我們可以優先選用FFmpeg進行轉換格式、編碼推流。

1.安裝 FFmpeg 工具

brew install ffmpeg

2.推流MP4文件

視頻文件地址：/Users/gao/Desktop/video/test.mp4

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

//RTMP 協議流
ffmpeg -re -i /Users/gao/Desktop/video/test.mp4 -vcodec libx264 -acodec aac -f flv rtmp://10.14.221.17:1935/rtmplive/home
//HLS 協議流
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：

當我們進行推流之后，可以安裝VLC、ffplay（支持rtmp協議的視頻播放器）本地拉流進行演示

3.FFmpeg推流命令

① 視頻文件進行直播

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 推流攝像頭＋桌面+麥克風錄制進行直播

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，請參考：

FFmpeg處理RTMP流媒體的命令大全

FFmpeg常用推流命令

七、H5 直播視頻播放

移動端iOS和 Android 都天然支持HLS協議，做好視頻采集端、視頻流推流服務之后，便可以直接在H5頁面配置 video 標簽播放直播視頻。

<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、總結

本文從視頻采集上傳，服務器處理視頻推流，以及H5頁面播放直播視頻一整套流程,具體闡述了直播實現原理，實現過程中會遇到很多性能優化問題。

① H5 HLS 限制必須是H264+AAC編碼。

② H5 HLS 播放卡頓問題，server 端可以做好分片策略，將 ts 文件放在 CDN 上，前端可盡量做到 DNS 緩存等。

③ H5 直播為了達到更好的實時互動，也可以采用RTMP協議，通過video.js 實現播放。

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

境

ubuntu 18.04 64bit
ffmpeg

簡介

ffmpeg是一個開源的音視頻處理的開發套件，它包括幾個非常實用的命令行工具，ffmpeg、ffprobe、ffserver 和 ffplay。本文實現的是ffmpeg + ffserver 來搭建基于 http 的視頻點播系統。

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系統架構

下圖是一個簡單的系統架構。圖中的 cam.ffm，可以理解為是一個緩存文件，ffmpeg 負責從本地或者網絡中抓取數據，然后發送給 ffserver，如果此時沒有客戶端連接，那么數據就會被寫入到 cam.ffm 中。

安裝環境

安裝 ffmpeg 套件

sudo apt install ffmpeg

啟動ffserver

首先修改文件 /etc/ffserver.conf，如果沒有就自己創建

HTTPPort 8090
HTTPBindAddress 0.0.0.0
MaxClients 10
MaxBandWidth 50000
CustomLog -
#NoDaemon

<Feed cam.ffm>
   File /tmp/cam.ffm
   FileMaxSize 1G
   ACL allow 127.0.0.1
   ACL allow localhost
</Feed>
<Stream cam.mjpeg>
   Feed cam.ffm
   Format mpjpeg
   VideoFrameRate 20
   VideoBitRate 10240
   VideoBufferSize 20480
   VideoSize 1920x1080
   VideoQMin 3
   VideoQMax 31
   NoAudio
   Strict -1
</Stream>
<Stream stat.html>
   Format status
   # Only allow local people to get the status
   ACL allow localhost
   ACL allow 192.168.1.0 192.168.1.255
</Stream>
<Redirect index.html>
   URL http://www.ffmpeg.org/
</Redirect>

然后在終端中執行如下命令來啟動服務

ffserver -d -f /etc/ffserver.conf

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啟動ffmpeg

準備個本地視頻文件作為 ffmpeg 的輸入，網絡視頻流也可以。在 ffmpeg 啟動之前需確保 ffserver 已經啟動

ffmpeg -i Videos/20170307_CCTV9_Special.Edition-Aerial.China.S01E05-jiangxi.ts http://localhost:8090/cam.ffm

查看狀態

在瀏覽器中訪問 http://localhost:8090/stat.html，頁面上會顯示出當前系統中可以訪問的鏈接，如下圖所示，http://localhost:8090/index.html，這個鏈接我們在 ffserver.conf 中做了重定向，會直接跳轉去訪問 www.ffmpeg.org/，鏈接 http://localhost:8090/cam.mjpeg 是我們想要的

在瀏覽器中播放mjpeg

瀏覽器打開 http://localhost:8090/cam.mjpeg

輸出格式為flv

修改 ffserver.conf

HTTPPort 8090
HTTPBindAddress 0.0.0.0
MaxClients 10
MaxBandWidth 50000
CustomLog -
#NoDaemon

<Feed cam.ffm>
   File /tmp/cam.ffm
   FileMaxSize 1G
   ACL allow 127.0.0.1
   ACL allow localhost
</Feed>
<Stream test>
   Feed cam.ffm
   Format flv 
   VideoFrameRate 20
   VideoBitRate 10240
   VideoBufferSize 20480
   VideoSize 1920x1080
   VideoQMin 3
   VideoQMax 31
   NoAudio
   Strict -1
</Stream>
<Stream stat.html>
   Format status
   # Only allow local people to get the status
   ACL allow localhost
   ACL allow 192.168.1.0 192.168.1.255
</Stream>
<Redirect index.html>
   URL http://www.ffmpeg.org/
</Redirect>

重新啟動 ffmpeg

ffmpeg -i test.ts http://localhost:8090/cam.ffm

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ffplay播放flv

推流成功后，就可以使用 ffplay 進行播放了，url 是 http://localhost:8090/test

rtsp作為ffmpeg的輸入源

ffmpeg 推流時，將本地視頻文件換成 rtsp 視頻流

驗目的:讓Nginx支持flv和mp4格式文件，同時支持Rtmp協議；同時打開rtmp的hls功能
資料:
HTTP Live Streaming（縮寫是 HLS）是一個由蘋果公司提出的基于HTTP的流媒體網絡傳輸協議。
HLS只請求基本的HTTP報文，與實時傳輸協議（RTP)不同，HLS可以穿過任何允許HTTP數據通過的防火墻或者代理服務器。它也很容易使用內容分發網絡來傳輸媒體流。
使用ffmpeg來完成對flv、mp4、mp3等格式的轉化（點播實驗暫時不測試）

一、流媒體播放方式
1、 HTTP方式
這種方式要下載FLV視頻文件到本地播放，一旦FLV視頻文件下載完成，就不會消耗服務器的資源和帶寬，但是拖動功能沒有RTMP/RTMP流媒體方式強大，很多視頻網站都是用HTTP方式實現的，如：YouTube，土豆，酷6等
2、 RTMP/RTMP流媒體方式
這種方式不用下載FLV視頻文件到本地，可以實時的播放flv文件，可以任意拖拽播放進度條，但是比較消耗服務器的資源。
二、使用nginx來搭建flv流媒體服務器
1.安裝git

yum install git

2.安裝依賴包


yum -y install gcc glibc glibc-devel make nasm pkgconfig lib-devel openssl-devel expat-devel gettext-devel libtool mhash.x86_64 perl-Digest-SHA1.x86_64

3、安裝ffmpeg及其依賴包（我的依賴包安裝在/usr/local/src下，不過安裝位置可以根據個人習慣而定）
以下安裝包能用yum安裝的，盡量用yum來安裝，沒有的再wget來獲得。


#wget http://www.tortall.net/projects/yasm/releases/yasm-1.2.0.tar.gz
#tar xzvf yasm-1.2.0.tar.gz
#cd yasm-1.2.0
#./configure
#make
#make install
#cd ..

#git clone git://git.videolan.org/x264
#cd x264
#./configure --enable-shared 
#make
#make install
#cd ..

#wget http://downloads.sourceforge.net/project/lame/lame/3.99/lame-3.99.5.tar.gz
#tar xzvf lame-3.99.5.tar.gz
#cd lame-3.99.5
#./configure --enable-nasm
#make
#make install
#cd ..

#yum install libogg
注：libogg根據網上各版本教程都是用的.tar.gz包來安裝,不過安裝后再安裝libvorbis，libvpx等會發現找不到libogg安裝位置，導致安裝失敗。

#wget http://downloads.xiph.org/releases/vorbis/libvorbis-1.3.3.tar.gz
#tar xzvf libvorbis-1.3.3.tar.gz
#cd libvorbis-1.3.3
#./configure
#make
#make install
#cd ..

#git clone http://git.chromium.org/webm/libvpx.git
#cd libvpx
#./configure --enable-shared
#make
#make install
#cd ..

#wget http://downloads.sourceforge.net/project/faac/faad2-src/faad2-2.7/faad2-2.7.tar.gz
#tar zxvf faad2-2.7.tar.gz
#cd faad2-2.7
#./configure
#make
#make install
#cd ..

#wget http://downloads.sourceforge.net/project/faac/faac-src/faac-1.28/faac-1.28.tar.gz
#tar zxvf faac-1.28.tar.gz
#cd faac-1.28
#./configure
#make
#make install
#cd ..

#wget http://downloads.xvid.org/downloads/xvidcore-1.3.2.tar.gz
#tar zxvf xvidcore-1.3.2.tar.gz
#cd xvidcore/build/generic
#./configure
#make
#make install
#cd ..

#git clone git://source.ffmpeg.org/ffmpeg
#cd ffmpeg
#./configure --prefix=/opt/ffmpeg/ --enable-version3 --enable-libvpx --enable-libfaac --enable-libmp3lame --enable-libvorbis --enable-libx264 --enable-libxvid --enable-shared --enable-gpl --enable-postproc --enable-nonfree --enable-avfilter --enable-pthreads
#make && make install
#cd ..

修改/etc/ld.so.conf如下:
include ld.so.conf.d/*.conf
/lib
/lib64
/usr/lib
/usr/lib64
/usr/local/lib
/usr/local/lib64
/opt/ffmpeg/lib

三、安裝nginx模塊

#wget http://h264.code-shop.com/download/nginx_mod_h264_streaming-2.2.7.tar.gz
#tar zxvf nginx_mod_h264_streaming-2.2.7.tar.gz

#git clone git://github.com/arut/nginx-rtmp-module.git

#yum install pcre
nginx沒有找到地址，只能手動下載，然后上傳了。
#tar zxvf nginx-1.2.6.tar.gz
#cd nginx-1.2.6
#./configure --prefix=/usr/local/nginx --add-module=../nginx_mod_h264_streaming-2.2.7 --with-http_flv_module --with-http_gzip_static_module --with-http_stub_status_module --with-http_mp4_module --add-module=../nginx-rtmp-module --add-module=../nginx-rtmp-module/hls --with-cc-opt=-I/opt/ffmpeg/include --with-ld-opt='-L/opt/ffmpeg/lib -Wl,-rpath=/opt/ffmpeg/lib'
#make && make install

安裝yamdi
yadmi的作用是為flv文件添加關鍵幀，才能實現拖動播放
#下載yadmi
wget http://sourceforge.net/projects/yamdi/files/yamdi/1.4/yamdi-1.4.tar.gz/download
#安裝yadmi
tar xzvf yamdi-1.4.tar.gz
cd yamdi-1.4
make && make install
使用方法：yamdi -i input.flv -o out.flv
給input.flv文件 添加關鍵幀，輸出為out.flv文件

四、修改nginx主配置文件

vi /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

user www www;

worker_processes 30;

error_log /usr/local/nginx/logs/error.log crit;

pid /usr/local/nginx/logs/nginx.pid;



events {

use epoll;

worker_connections 65535;

}

http {

include mime.types;

default_type application/octet-stream;

log_format main '$remote_addr - $remote_user [$time_local] '

'"$request" $status $bytes_sent '

'"$http_referer" "$http_user_agent" '

'"$gzip_ratio"';

keepalive_timeout 60;

server_names_hash_bucket_size 128;

client_header_buffer_size 32k;



large_client_header_buffers 4 32k;



access_log off;

gzip on;

gzip_min_length 1100;

gzip_buffers 4 8k;

gzip_types text/plain;



output_buffers 1 32k;

postpone_output 1460;



client_header_timeout 3m;

client_body_timeout 3m;

send_timeout 3m;



sendfile on;

tcp_nopush on;

tcp_nodelay on;


server {

listen 80;
server_name 192.168.1.105;
root /usr/local/nginx/html/;
limit_rate_after 5m; ####在flv視頻文件下載了5M以后開始限速
limit_rate 512k; ####速度限制為512K
index index.html;

charset utf-8;

location ~ \.flv {

flv;

}

location ~ \.mp4$ {
mp4;
}

error_page 500 502 503 504 /50x.html;

location=/50x.html {

root html;

}
}

}

五、啟動nginx

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HTML5如何實現視頻直播功能

言

一、視頻流協議HLS與RTMP

二、直播形式

三、直播整體流程

四、H5 錄制視頻

五、搭建Nginx+Rtmp直播流服務

六、直播流轉換格式、編碼推流

七、H5 直播視頻播放

八、總結

境

簡介

系統架構

安裝環境

啟動ffserver

啟動ffmpeg

查看狀態

在瀏覽器中播放mjpeg

輸出格式為flv

ffplay播放flv

rtsp作為ffmpeg的輸入源

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