【JS】web视频基础教程

前言

提到网页播放视频，大部分前端首先想到的肯定是:

<video width="600" controls>
<source type="video/mp4">
<source type="video/ogg">
<source type="video/webm">
您的浏览器不支持 video 标签。
</video>

的确，一个简单的video标签就可以轻松实现视频播放功能

但是，当视频的文件很大时，使用video的播放效果就不是很理想:

  1. 播放不流畅(尤其在：首次初始化视频 场景时卡顿非常明显)

  2. 浪费带宽，如果用户仅仅观看了一个视频的前几秒，可能已经被提前下载了几十兆流量了。即浪费了用户的流量，也浪费了服务器的昂贵带宽

理想状态下，我们希望的播放效果是：

  1. 边播放，边下载(渐进式下载)，无需一次性下载视频(流媒体)

  2. 视频码率的无缝切换(DASH)

  3. 隐藏真实的视频访问地址，防止盗链和下载(Object URL)

在这种情况下，普通的video标签就无法满足需求了

206 状态码

<video width="600" controls>
<source type="video/mp4">
</video>

我们播放demo.mp4视频时，浏览器其实已经做过了部分优化，并不会等待视频全部下载完成后才开始播放，而是先请求部分数据

我们在请求头添加

Range: bytes=3145728-4194303

表示需要文件的第3145728字节到第4194303字节区间的数据

后端响应头返回

Content-Length: 1048576
Content-Range: bytes 3145728-4194303/25641810

Content-Range表示返回了文件的第3145728字节到第4194303字节区间的数据，请求文件的总大小是25641810字节
Content-Length表示这次请求返回了1048576字节(4194303 - 3145728 + 1)

断点续传和本文接下来将要介绍的视频分段下载，就需要使用这个状态码

Object URL

我们先来看看市面上各大视频网站是如何播放视频?

哔哩哔哩:
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腾讯视频:

爱奇艺:

可以看到，上述网站的video标签指向的都是一个以blob开头的地址: blob:https://www.bilibili.com/0159a831-92c9-43d1-8979-fe42b40b0735，该地址有几个特点:

  1. 格式固定: blob:当前网站域名/一串字符

  2. 无法直接在浏览器地址栏访问

  3. 即使是同一个视频，每次新打开页面，生成的地址都不同

其实，这个地址是通过URL.createObjectURL生成的Object URL

const obj = {name: 'deepred'};
const blob = new Blob([JSON.stringify(obj)], {type : 'application/json'});
const objectURL = URL.createObjectURL(blob);
console.log(objectURL); // blob:https://anata.me/06624c66-be01-4ec5-a351-84d716eca7c0

createObjectURL接受一个File，Blob或者MediaSource对象作为参数，返回的ObjectURL就是这个对象的引用

Blob

我们常用的File对象就是继承并拓展了Blob对象的能力

【JS】web视频基础教程

<input id="upload" type="file" />

const upload = document.querySelector("#upload");
const file = upload.files[0];
file instanceof File; // true
file instanceof Blob; // true
File.prototype instanceof Blob; // true

我们也可以创建一个自定义的blob对象

const obj = {hello: 'world'};
const blob = new Blob([JSON.stringify(obj, null, 2)], {type : 'application/json'});
blob.size; // 属性
blob.text().then(res => console.log(res)) // 方法

Object URL的应用

<input id="upload" type="file" />
<img id="preview" alt="预览" />

const upload = document.getElementById('upload');
const preview = document.getElementById("preview");
upload.addEventListener('change', () => {
const file = upload.files[0];
const src = URL.createObjectURL(file);
preview.src = src;
});

createObjectURL返回的Object URL直接通过img进行加载，即可实现前端的图片预览功能

同理，如果我们用video加载Object URL，是不是就能播放视频了？

index.html

<video controls width="800"></video>

demo.js

function fetchVideo(url) {
return new Promise((resolve, reject) => {
const xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open('GET', url);
xhr.responseType = 'blob'; // 文件类型设置成blob
xhr.onload = function() {
resolve(xhr.response);
};
xhr.onerror = function () {
reject(xhr);
};
xhr.send();
})
}
async function init() {
const res = await fetchVideo('./demo.mp4');
const url = URL.createObjectURL(res);
document.querySelector('video').src = url;
}
init();

文件目录如下:

├── demo.mp4
├── index.html
├── demo.js

使用http-server简单启动一个静态服务器

npm i http-server -g
http-server -p 4444 -c-1

访问http://127.0.0.1:4444/,video标签的确能够正常播放视频，但我们使用ajax异步请求了全部的视频数据，这和直接使用video加载原始视频相比，并无优势

Media Source Extensions

结合前面介绍的206状态码，我们能不能通过ajax请求部分的视频片段(segments)，先缓冲到video标签里，然后当视频即将播放结束前，继续下载部分视频，实现分段播放呢？

答案当然是肯定的，但是我们不能直接使用video加载原始分片数据，而是要通过 MediaSource API

需要注意的是，普通的mp4格式文件，是无法通过MediaSource进行加载的，需要我们使用一些转码工具，将普通的mp4转换成fmp4(Fragmented MP4)。为了简单演示，我们这里不使用实时转码，而是直接通过MP4Box工具，直接将一个完整的mp4转换成fmp4

#### 每4s分割1段
mp4box -dash 4000 demo.mp4

运行命令，会生成一个demo_dashinit.mp4视频文件和一个demo_dash.mpd配置文件。其中demo_dashinit.mp4就是被转码后的文件，这次我们可以使用MediaSource进行加载了

文件目录如下:

├── demo.mp4
├── demo_dashinit.mp4
├── demo_dash.mpd
├── index.html
├── demo.js

index.html

<video width="600" controls></video>

demo.js

class Demo {
constructor() {
this.video = document.querySelector('video');
this.baseUrl = '/demo_dashinit.mp4';
this.mimeCodec = 'video/mp4; codecs="avc1.42E01E, mp4a.40.2"';
this.mediaSource = null;
this.sourceBuffer = null;
this.init();
}
init = () => {
if ('MediaSource' in window && MediaSource.isTypeSupported(this.mimeCodec)) {
const mediaSource = new MediaSource();
this.video.src = URL.createObjectURL(mediaSource); // 返回object url
this.mediaSource = mediaSource;
mediaSource.addEventListener('sourceopen', this.sourceOpen); // 监听sourceopen事件
} else {
console.error('不支持MediaSource');
}
}
sourceOpen = async () => {
const sourceBuffer = this.mediaSource.addSourceBuffer(this.mimeCodec); // 返回sourceBuffer
this.sourceBuffer = sourceBuffer;
const start = 0;
const end = 1024 * 1024 * 5 - 1; // 加载视频开头的5M数据。如果你的视频文件很大，5M也许无法启动视频，可以适当改大点
const range = `${start}-${end}`;
const initData = await this.fetchVideo(range);
this.sourceBuffer.appendBuffer(initData);
this.sourceBuffer.addEventListener('updateend', this.updateFunct, false);
}
updateFunct = () => {
}
fetchVideo = (range) => {
const url = this.baseUrl;
return new Promise((resolve, reject) => {
const xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open('GET', url);
xhr.setRequestHeader("Range", "bytes=" + range); // 添加Range头
xhr.responseType = 'arraybuffer';
xhr.onload = function (e) {
if (xhr.status >= 200 && xhr.status < 300) {
return resolve(xhr.response);
}
return reject(xhr);
};
xhr.onerror = function () {
reject(xhr);
};
xhr.send();
})
}
}
const demo = new Demo()

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实现原理：

  1. 通过请求头Range拉取数据

  2. 将数据喂给sourceBuffer，MediaSource对数据进行解码处理

  3. 通过video进行播放

我们这次只请求了视频的前5M数据，可以看到，视频能够成功播放几秒，然后画面就卡住了。

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接下来我们要做的就是，监听视频的播放时间，如果缓冲数据即将不够时，就继续下载下一个5M数据

const isTimeEnough = () => {
// 当前缓冲数据是否足够播放
for (let i = 0; i < this.video.buffered.length; i++) {
const bufferend = this.video.buffered.end(i);
if (this.video.currentTime < bufferend && bufferend - this.video.currentTime >= 3) // 提前3s下载视频
return true
}
return false
}

当然我们还有很多问题需要考虑，例如:

  1. 每次请求分段数据时，如何更新Range的请求范围

  2. 初次请求数据时，如何确保video有足够的数据能够播放视频

  3. 兼容性问题

  4. 更多细节。。。。

详细分段下载过程，见完整代码

流媒体协议

视频服务一般分为：

  1. 点播

  2. 直播

不同的服务，选择的流媒体协议也各不相同。主流的协议有: RTMP、HTTP-FLV、HLS、DASH、webRTC等等，详见《流媒体协议的认识》

我们之前的示例，其实就是使用的DASH协议进行的点播服务。还记得当初使用mp4box生成的demo_dash.mpd文件吗？mpd(Media Presentation Description)文件就存储了fmp4文件的各种信息，包括视频大小，分辨率，分段视频的码率。。。

b站的点播就是采用的DASH协议
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HLS协议的m3u8索引文件就类似DASH的mpd描述文件

协议索引文件传输格式
DASHmpdm4s
HLSm3u8ts

开源库

我们之前使用原生Media Source手写的加载过程，其实市面上已经有了成熟的开源库可以拿来即用，例如:http-streaming，hls.js，flv.js。同时搭配一些解码转码库，也可以很方便的在浏览器端进行文件的实时转码，例如mp4box.js，ffmpeg.js

总结

本文简单介绍了 Media Source Extensions 实现视频渐进式播放的原理，涉及到基础的点播直播相关知识。由于音视频技术涉及的内容很多，加上本人水平的限制，所以只能帮助大家初步入个门而已

参考

  • 为什么视频网站的视频链接地址是blob？

  • 从天猫某活动视频不必要的3次请求说起

  • 我们为什么使用DASH

  • 使用 MediaSource 搭建流式播放器

  • Web 视频播放的那些事儿

  • Building a simple MPEG-DASH streaming player

  • 前端视频直播技术总结及video.js在h5页面中的应用

  • 流媒体协议的认识

  • 让html5视频支持分段渐进式下载的播放

以上是 【JS】web视频基础教程 的全部内容， 来源链接： utcz.com/a/93902.html

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