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前端如何实现整套视频直播技术流程

程序员文章站 2022-03-13 20:58:08
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目录大纲：

  1. 直播技术的简单介绍
  2. 前端搭建使用的技术
  3. 实践效果
  4. 后续需要深入的地方

简介：

首先说明，本篇文章是概念+实践，对于希望了解和实践一个简单的摄像头直播网页功能的人会有帮助，由于篇幅和实践深入度有限，目前demo效果只支持直播播放电脑端以及常用摄像头的实时视频流，其他复杂的功能（例如视频信息实时处理，高并发，网络分发等）尚未实现，还需要进一步探索。

正文：

下面按照目录大纲来一个一个讲解:

1. 直播技术的介绍

直播技术涵盖很广，现如今大家广泛了解的就有视频网站的个人直播、手机直播、安防方面的摄像头监控等会使用到直播的技术；

下面先出一张概念图，介绍直播流程中的各个技术环节。可以理解分为采集端、流媒体服务器以及播放端；还需要了解什么是推流，什么是拉流。

前端如何实现整套视频直播技术流程

  • 采集端：顾名思义是视频的源头，视频的采集一般都是从真实的摄像头中得到的。例如移动端设别、PC端设备的摄像头以及一些摄像头设备
  • 流媒体服务器：流媒体服务器是整个直播技术框架的非常重要的一环，它需要接收从采集端推上来的视频流，然后将该视频流再推送到播放端
  • 播放端：播放端就是各种app，网页中的播放器，拉取流媒体服务器上的视频流，然后进行转码，最终播放出来
  • 推流:把采集阶段收集的数据封装好传输到服务器的过程
  • 拉流:服务器已有直播内容,用指定地址进行拉去的过程

既然需要推流和拉流, 就必然涉及到视频流的传输,所以接下来介绍常用的流媒体传输协议 常用的流媒体传输协议有RTMP,RTSP,HLS,HTTP-FLV

  • RTMP:(可用于推流端和拉流端) Real Time Messaging Protocol 实时消息传输协议，RTMP协议中，视频必须是H264编码，音频必须是AAC或MP3编码，且多以flv格式封包。因为RTMP协议传输的基本是FLV格式的流文件，必须使用flash播放器才能播放.

  • RTSP:(用于推流端) Real-Time Stream Protocol，RTSP 实时效果非常好，适合视频聊天、视频监控等方向

  • HLS(用于拉流端) Http Live Streaming，由Apple公司定义的基于HTTP的流媒体实时传输协议。传输内容包括两部分：1.M3U8描述文件，2.TS媒体文件。TS媒体文件中的视频必须是H264编码，音频必须是AAC或MP3编码。数据通过HTTP协议传输。目前video.js库支持该格式文件的播放

  • HTTP-FLV(用于拉流端) 本协议就是http+flv,将音视频数据封装成FLV格式,然后通过http协议传输到客户端,这个协议大大方便了浏览器客户端播放直播视频流.目前flv.js库支持该格式的文件播放

有了以上基本概念之后，我们就大致知道要搭建一个拥有直播功能的页面需要哪些东西了，下面就基于这个架构进行各个部分的实现

2. 前端搭建使用的技术

  • 搭建流媒体服务

    提到流媒体服务器,其实作为开发前端的人来说,本人一开始也是无所适从的,不知道这个东西该怎么实现或者要用什么语言去写.首先想到的肯定是搜索现有的实现技术,看看是否能够通过纯前端去实现,纯JS技术的话,肯定首先想到了node.js,于是就使用node.js+视频流媒体技术实现方案的关键词去搜索,获得了一个看着比较靠谱的结果:NodeMediaServer,然后去看介绍发现是基于node去实现的一个开源的流媒体服务器,虽然最新版本已经使用go去重构了,但是毕竟历史上它是由node来开发的,所以决定看文档试一试搭建一个这样的服务器.NodeMediaServer官网: 链接

    NodeMediaServer支持：以rtmp,rtsp,hls协议拉进行推流，支持http-flv,ws-flv来进行拉流，也就是支持浏览器端使用http或websocket传输flv格式的视频流进行播放

    开始搭建流媒体服务器:

    • 下载对应的安装包,使用的Linux环境

      下载:

      wget https://cdn.nodemedia.cn/nms/3.2.12/nms-linux-amd64-20200222.tar.gz
复制代码

      解压:

      tar -zxvf nms-linux-amd64-20200222.tar.gz
复制代码

      到解压后的目录下,执行命令,启动服务

      • 在控制台输入 ./nms运行
      • 在当前程序目录下执行 sudo ./service.sh install 安装服务并自动运行
      • 在当前程序目录下执行 sudo ./service.sh uninstall 停止并卸载服务

    • 服务成功启动之后,可以在8000端口(默认端口)访问流媒体服务的后台系统,这里面大概长下面这个样子:

      前端如何实现整套视频直播技术流程

      首页dashboard展示了服务器cpu的使用情况以及网络带宽状况

  • 服务启动之后,接下来要做的是推流

    怎么推流?这里涉及到一个很强大的东西ffmpeg,它是可以用来记录、转换数字音视频，并将其转化为流的开源软件,通过它可以进行视频的采集封装成流，并推送到流媒体服务器,例如在mac上面安装了这个软件之后,可以通过它调用摄像头,并将摄像头数据封装成流后推送到流媒体服务器,这个过程就是推流.ffmpeg还可以推送本地的视频文件到流媒体服务器.

    使用ffmpeg进行mac本地摄像头实时推流到nodeMediaServer:

    ffmpeg -f avfoundation -video_size 1280x720 -framerate 30 -i 0:0 -vcodec libx264 -preset veryfast -f flv http://ip:8000/live/stream.flv
复制代码

    这里涉及到ffmpeg工具，上面的参数不逐一解释，只是最重要的几个：

    • -vide_size 表示要输出的视频画面的分辨率尺寸
    • -f 后面的参数 flv表述输出的格式，再后面的地址 http://ip:8000/live/stream.flv 表示想要输出的地址，这个地址的stream.flv可以按照自己需求随意修改，保持后缀是你需要的flv格式即可

    另外一种常用的场景是直接拉去摄像头设备中的视频流数据,这种方式,nodeMediaServer也支持,只需要在管理后台配置对应的摄像头的配置信息,就可以进行推流操作了.这些配置信息包括ip,登录用户名和密码等,配置界面如下所示:

    预设配置:

    前端如何实现整套视频直播技术流程

    还可以自定义设定配置，如果使用的是自定义的摄像头，具备rtsp传输功能的，就可以使用西面的配置方式进行摄像头信息的配置，指定输出流地址，这样直接从浏览器端就可以通过这个输出流地址进行视频的播放:

    前端如何实现整套视频直播技术流程

  • 前端页面支持播放视频流

    前端页面部分，首要目标是找到支持http-flv和ws-flv协议格式的前端播放器，首先去观察了B站的直播,发现他们的直播页面是使用的video标签，后来进一步发掘，才知道他们用的是自己开源的flv.js库，这是一个支持在浏览器端进行http-flv及ws-flv格式的视频流进行播放的播放器,正好是播放直播视频流需要的

    视频流有了，那么就可以使用flv.js来搭建页面demo，查看实际效果了

3. 实践效果

  • 首先搞定推流:

    分别实验了直接从mac上推摄像头的视频流数据以及绑定摄像头设备地址信息，通过nodeMediaServer进行推流和拉流服务.

  • 然后是前端页面进行视频流的播放,下面是播放器部分的核心代码:

    live-demo.js

    import * as React from 'react';

import { Button, Input, Row, Col } from 'react-x-component';
import flv from 'flv.js';

const { useState, useEffect } = React;

interface LiveDemoProps {
    defaultUrl?: string,
    onUrlChange?: Function
}
//前端学习裙：950919261
export default function LiveDemo({ defaultUrl = 'http://ip:8000/live/stream.flv', onUrlChange }: LiveDemoProps) {

    let player = null;
    let playerDom = null;
    
    const [liveUrl, setLiveUrl] = useState(defaultUrl);
    
    useEffect(() => {
        if (flv.isSupported) {
            player = flv.createPlayer({
                type: 'flv',
                isLive: true,
                hasAudio: false,
                hasVideo: true,
                url: liveUrl,
                cors: true
            }, {
                enableWorker: false,
                lazyLoadMaxDuration: 3 * 60,
                seekType: 'range'
            });
            player.attachMediaElement(playerDom);
            player.load();
    
        } else {
            console.log('Your browser is not support flv.js');
        }
    }, []);
    
    function updatePlayer() {
        if (player) {
            player.unload();
            player.detachMediaElement();
            player.destroy();
            player = null;
        }
    
        player = flv.createPlayer({
            type: 'flv',
            isLive: true,
            hasAudio: false,
            hasVideo: true,
            url: liveUrl,
            cors: true
        }, {
            enableWorker: false,
            lazyLoadMaxDuration: 3 * 60,
            seekType: 'range'
        });
        player.attachMediaElement(playerDom);
        player.load();
    }
    
    return (
        <div className='live-demo'>
            <div className="modify-url">
                <Row>
                    <Col md={6}>
                        <Input
                            value={liveUrl}
                            onChange={(value) => {
                                setLiveUrl(value);
                            }}
                        />
                    </Col>
                    <Col md={6}>
                        <Button
                            type={'primary'}
                            onClick={() => {
                                updatePlayer();
                                onUrlChange && onUrlChange(liveUrl);
                            }}
                        >修改</Button>
                    </Col>
                </Row>
            </div>
            <video
                style={{ width: '100%', height: '100%' }}
                controls
                className='video-demo'
                ref={(e) => playerDom = e}
            ></video>
        </div>
    );
}
     

  • 播放摄像头的视频流效果,右边是直接获取的摄像头数据流,右边是通过mac电脑推的实时的摄像头画面:

    前端如何实现整套视频直播技术流程

OK，这样就搞定了一整套直播网页需要的前后端技术服务的搭建了！

4. 后续需要继续继续实践和探索的内容

上面的示例相对而言还过于简单，只是借助了第三方的技术和框架搭建了一个流媒体服务器，和前端支持播放视频流的播放页面，并通过摄像头采集数据，推流，打通了整个流程，形成了一个闭环，但是还有很多内容需要进一步深入：

  • 视频信息实时处理，如何添加更多的信息
  • 高并发场景是如何去实现的，流媒体服务器这块的实现还是过于简单，肯定还有需要分发处理的机制
  • 浏览器播放性能需要进行压力测试

总结

本文通过概念学习和介绍，理解了常见视频直播技术的整体架构流程，基于前端的角度去快速搭建了一套完整的直播网页的功能，当然其中还有很多不足和需要深入的地方，需要进一步探索，后续如果有更深入的技术沉淀，会继续形成文章进行分享！

相关标签： 编程语言 前端

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