使用HLS协议连接nginx实现近实时流方式播放视频

文章目录

1. 流媒体
- 1.1 流式传输
- - 1.1.2 顺序流式传输
  - 1.1.3 实时流式传输
2. 点播
- 2.1 点播方案
- 2.2 什么是`HLS`
3. 视频编码
- 3.1 视频编码格式
- 3.2 `FFmpeg` 的基本使用
- 3.3 生成`m3u8`/`ts`文件
- - 3.3.1 先将`avi`视频转成`mp4`
  - 3.3.2 将`mp4`生成`m3u8`
- 3.4 码率的设置
4. 播放器
- 4.1 技术选型
- 4.2 `video.js`
5. 开始配置nginx
6. 编写测试页面`video.html`
7. 测试
demo 地址

1. 流媒体

流媒体就是将视频文件分成许多小块儿，将这些小块儿作为数据包通过网络发送出去，实现一边传输视
频数据包一边观看视频。

1.1 流式传输

在网络上传输音、视频信息有两个方式：下载和流式传输。
下载：就是把音、视频文件完全下载到本机后开始播放，它的特点是必须等到视频文件下载完成方可播放，
播放等待时间较长，无法去播放还未下载的部分视频。
流式传输：就是客户端通过链接视频服务器实时传输音、视频信息，实现“边下载边播放”。
流式传输包括如下两种方式：

1.1.2 顺序流式传输

即顺序下载音、视频文件，可以实现边下载边播放，不过，用户只能观看已下载的视频内容，无法快进到未
下载的视频部分，顺序流式传输可以使用Http服务器来实现，比如Nginx、Apache等。

1.1.3 实时流式传输

实时流式传输可以解决顺序流式传输无法快进的问题，它与Http流式传输不同，它必须使用流媒体服务器并
且使用流媒体协议来传输视频，它比Http流式传输复杂。常见的实时流式传输协议有RTSP、RTMP、RSVP
等。

将原始的视频文件通过编码器转换为适合网络传输的流格式，编码后的视频直接输送给媒体服务器。原始的视频文件通常是事先录制好的视频，比如通过摄像机、摄像头等录像、录音设备采集到的音视频文件，体积较大，要想在网络上传输需要经过压缩处理，即通过编码器进行编码。
媒体服务获取到编码好的视频文件，对外提供流媒体数据传输接口，接口协议包括：HTTP、RTSP、RTMP等。
播放器通过流媒体协议与媒体服务器通信，获取视频数据，播放视频。

2. 点播

2.1 点播方案

播放器通过 http协议从http服务器上下载视频文件进行播放
问题：必须等到视频下载完才可以播放，不支持快进到某个时间点进行播放
播放器通过rtmp协议连接媒体服务器以实时流方式播放视频
使用rtmp协议需要架设媒体服务器，造价高，对于直播多采用此方案。
播放器使用HLS协议连接http服务器（Nginx、Apache等）实现近实时流方式播放视频
HLS协议规定：基于Http协议，视频封装格式为ts，视频的编码格式为H264,音频编码格式为MP3、AAC或者AC-3。

2.2 什么是`HLS`

HLS的工作方式是：将视频拆分成若干ts格式的小文件，通过m3u8格式的索引文件对这些ts小文件建立索引。一般10秒一个ts文件，播放器连接m3u8文件播放，当快进时通过m3u8即可找到对应的索引文件，并去下载对应的ts文件，从而实现快进、快退以近实时的方式播放视频。
IOS、Android设备、及各大浏览器都支持HLS协议。

采用 HLS方案即可实现边下载边播放，并可不用使用rtmp等流媒体协议，不用构建专用的媒体服务器，节省成本。

3. 视频编码

3.1 视频编码格式

所谓视频编码方式就是指通过压缩技术，将原始视频格式的文件转换成另一种视频格式文件的方式。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，运动静止图像专家组的M-JPEG和国际标准化组织运动图像专家组的MPEG系列标准，此外在互联网上被广泛应用的还有Real-Networks的RealVideo、微软公司的WMV以及Apple公司的QuickTime等。

首先我们要分清文件格式和编码格式：
文件格式：是指.mp4、.avi、.rmvb等这些不同扩展名的视频文件的文件格式，视频文件的内容主要包括视频和音频，其文件格式是按照一定的编码格式去编码，并且按照该文件所规定的封装格式将视频、音频、字幕等信息封装在一起，播放器会根据它们的封装格式去提取出编码，然后由播放器解码，最终播放音视频。

音视频编码格式：通过音视频的压缩技术，将视频格式转换成另一种视频格式，通过视频编码实现流媒体的传输。
比如：一个.avi的视频文件原来的编码是a，通过编码后编码格式变为b，音频原来为c，通过编码后变为d。

音视频编码格式各类繁多，主要有几下几类：

MPEG系列（由ISO[国际标准组织机构]下属的MPEG[运动图象专家组]开发）视频编码方面主要是Mpeg1（vcd用的就是它）、Mpeg2（DVD使用）、Mpeg4（的DVDRIP使用的都是它的变种，如：divx，xvid等）、Mpeg4 AVC（正热门）；音频编码方面主要是MPEG Audio Layer 1/2、MPEG Audio Layer 3（大名鼎鼎的mp3）、MPEG-2 AAC 、MPEG-4 AAC等等。注意：DVD音频没有采用Mpeg的。
H.26X系列（由ITU[国际电传视讯联盟]主导，侧重网络传输，注意：只是视频编码）包括H.261、H.262、
H.263、H.263+、H.263++、H.264（就是MPEG4 AVC-合作的结晶）

目前最常用的编码标准是视频H.264，音频AAC。

3.2 `FFmpeg` 的基本使用

FFmpeg是一套可以用来记录、转换数字音频、视频，并能将其转化为流的开源计算机程序。采用LGPL或GPL许可证。它提供了录制、转换以及流化音视频的完整解决方案。它包含了非常先进的音频/视频编解码库libavcodec，为了保证高可移植性和编解码质量，libavcodec里很多code都是从头开发的。

FFmpeg被许多开源项目采用，QQ影音、暴风影音、VLC等。
下载：FFmpeg

下载：ffmpeg.zip，并解压，本教程将ffmpeg解压到D:\program\ffmpeg-20191229-e20c6d9-win64-static

将ffmpeg配置到path环境变量中

检测是否安装成功

ffmpge -version

简单的测试：
将一个.avi文件转成mp4、mp3、gif等。
比如我们将test.avi文件转成mp4，运行如下命令：

ffmpeg -i test.avi test.mp4

转成mp3：

ffmpeg -i test.avi test.mp3

转成gif：

ffmpeg -i lucene.avi lucene.gif

3.3 生成`m3u8`/`ts`文件

使用ffmpeg生成 m3u8的步骤如下(这里以avi格式为例，其他类似)：

3.3.1 先将`avi`视频转成`mp4`

ffmpeg.exe ‐i  test.avi ‐c:v libx264 ‐s 1280x720 ‐pix_fmt yuv420p ‐b:a 63k ‐b:v 753k ‐r 18 .\test.mp4

下面把各参数意思大概讲讲，大概了解意思即可，不再此展开流媒体专业知识的讲解。

-c:v 视频编码为x264 ，x264编码是H264的一种开源编码格式。
-s 设置分辨率
-pix_fmt yuv420p：设置像素采样方式，主流的采样方式有三种，YUV4:4:4，YUV4:2:2，YUV4:2:0，它的作用是根据采样方式来从码流中还原每个像素点的YUV（亮度信息与色彩信息）值。
-b 设置码率，-b:a和-b:v分别表示音频的码率和视频的码率，-b表示音频加视频的总码率。码率对一个视频质量有很大的作用。
-r：帧率，表示每秒更新图像画面的次数，通常大于24肉眼就没有连贯与停顿的感觉了。

3.3.2 将`mp4`生成`m3u8`

ffmpeg ‐i  test.mp4   ‐hls_time 10 ‐hls_list_size 0  ‐hls_segment_filename
./hls/test_%05d.ts ./hls/test.m3u8

-hls_time 设置每片的长度，单位为秒
-hls_list_size n: 保存的分片的数量，设置为0表示保存所有分片
-hls_segment_filename ：段文件的名称，%05d表示5位数字
生成的效果是：将test.mp4视频文件每10秒生成一个ts文件，最后生成一个m3u8文件，m3u8文件是ts的索引文件。

经测试可以使用potplayer播放test.m3u8

3.4 码率的设置

码率又叫比特率即每秒传输的bit数，单位为bps(Bit Per Second)，码率越大传送数据的速度越快。
码率的计算公式是：文件大小（转成bit）/ 时长（秒）/1024 = kbps即每秒传输千位数
例如一个1M的视频，它的时长是10s，它的码率等于

1*1024*1024*8/10/1024 = 819Kbps

码率设置到多少才能达到最好，通过根据个人的经验或参考一些视频网台给出的参考，下图是优酷对码率的要求：

如果要将视频上传到优酷则必须按照上面的要求，如果是自己搭建视频服务器，码率设置不易过大，最终达到的视
频清晰度满足业务需求即可。

4. 播放器

4.1 技术选型

视频编码后要使用播放器对其进行解码、播放视频内容。在web应用中常用的播放器有flash播放器、H5播放器或浏览器插件播放器，其中以flash和H5播放器最常见。

flash播放器：缺点是需要在客户机安装Adobe Flash Player播放器，优点是flash播放器已经很成熟了，并且浏览器对flash支持也很好。

H5播放器：基于h5自带video标签进行构建，优点是大部分浏览器支持H5，不用再安装第三方的flash播放器，并且随着前端技术的发展，h5技术会越来越成熟。

4.2 `video.js`

本项目采用H5播放器，使用Video.js开源播放器。
**Video.js**是一款基于HTML5世界的网络视频播放器。它支持HTML5和Flash视频，它支持在台式机和移动设备上播放视频。这个项目于2010年中开始，目前已在40万网站使用。
官方地址：http://videojs.com/

下载video.js

Video.js ： https://github.com/videojs/video.js
videojs-contrib-hls ： https://github.com/videojs/videojs-contrib-hls#installation
（videojs-contrib-hls是播放hls的一个插件）
使用文档：http://docs.videojs.com/tutorial-videojs_.html

5. 开始配置nginx

正常使用video.js播放视频是通过一个网页，用户通过浏览器打开网页去播放视频，网页和视频都从web服务器请求，通常视频的url地址使用单独的域名。

下面配置是nginx服务器的配置

worker_processes  1;events {worker_connections  1024;
}http {include       mime.types;default_type  application/octet-stream;sendfile        on;keepalive_timeout  65;server {listen 80;server_name localhost;# 视频目录location /video/ {alias  D:/test/video/;}}
}

6. 编写测试页面`video.html`

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=utf-8" /><title>视频播放</title><link href="./videojs/video-js.css" rel="stylesheet">
</head>
<body>
<video id=example-video width=800 height=600 class="video-js vjs-default-skin vjs-big-play-centered" controls poster="http://127.0.0.1/video/add.jpg"><sourcesrc="http://127.0.0.1/video/test.m3u8"type="application/x-mpegURL">
</video>
<input type="button" onClick="switchvideo()" value="switch"/><script src="./videojs/video.js"></script>
<script src="./videojs/videojs-contrib-hls.js"></script>
<script>var player = videojs('example-video');//player.play();function switchvideo(){player.src({src: 'http://127.0.0.1/video/test.m3u8',type: 'application/x-mpegURL',withCredentials: true});player.play();}
</script></body>
</html>

7. 测试

demo 地址

链接：https://share.weiyun.com/5FOQLhs 密码：9a5tyf