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Web端专业级H264/H265 直播流播放器实现-JessibucaPro播放器

news 文章来源：https://blog.csdn.net/wancheng815926/article/details/134705526 2024/11/20 15:32:15

概况

这个主要是参加“深圳 liveVideoStack” 的ppt的文字版的分享。

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大家好：今天我给大家带来的分享的题目是：Web端专业级H264/H265 直播流播放器实现 - jessibucaPro 播放器实现。

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本次分享主要介绍‘背景’，‘架构，兼容性，性能’，还有”展望未来“三个部分。

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第一部分(背景)

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直播行业概况

我们看下现在的直播行业概况。

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目前主要使用到直播的三个领域，分别是监控平台，直播平台，还有互动直播。其中监控平台，例如道路车辆监控，马路安全监控平台，主要是安防领域，比如海康，大华等。
然后就是直播平台，比较典型的是斗鱼，虎牙，抖音这种面向c端的平台。最后就是互动直播领域，主要有在线教育，音视频会议这种，像腾讯会议，zoom等。

web端直播协议

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目前web端支持的直播格式有：

  • hls(m3u8+ts/mp4)
  • HDL(flv)
  • FMP4
  • Raw(H264,H255)

web端支持的直播的协议有：

  • HTTP
  • WebSokcet
  • WebTransport
  • Webrtc

H.264 vs H.265

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对比H.264 格式和 H.265 格式,可以看出

  1. H.264优势在于兼容性高，pc和移动端都支持。H.265兼容性低，兼容依赖浏览器版本和底层硬件支持。
  2. H.265的压缩比、视频质量、性能要高于H.264。

压缩比：同等分辨率情况下，H.265 所需要的带宽要低于h264所需的带宽。

视频质量：H.264能够支持到最高2k，但是H.265可以支持到4k。

性能：H.264的性能要远低于H.265。

H.264对比H.265兼容性如图：

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红的完全不支持，暗绿色是部分支持(需要一定条件才能支持)，绿色是完全支持。

对比可以发现：左边，H.264，一片绿，说明支持度非常高，对于pc端的chrome，edge，safari，firefox，opera，ie，移动端安卓的chrome，ios的safari都支持。

右边，H.265，只有小部分绿，大部分都是暗绿，依赖一定条件的支持，对于pc端，大部分浏览器（chrome，edge，opera，ie）需要底层硬件支持，firefox完全不支持，移动端安卓chrome也需要底层硬件支持，只有pc 端的safa和移动端的ios 上的safari支持。

Webassembly 兼容性

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基本也是全绿，除了IE 。其他pc 和移动端都支持。

WebAssembly（缩写为 wasm）是一种使用非 JavaScript 代码，并使其在浏览器中运行的方法。这些代码可以是 C、C++ 或 Rust 等。它们会被编译进你的浏览器，在你的 CPU 上以接近原生的速度运行。这些代码的形式是二进制文件，你可以直接在 JavaScript 中将它们当作模块来用。

业务需求

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业务所需：

  • 水印-用来版权保护防盗录，内容识别等。
  • 低延迟-安防监控，直播会议所需。
  • 视频流加密-主要是为了保护直播流的安全。
  • 电子放大-主要是安防安防领域所需。
  • 广角渲染-广角摄像头，主要是安防安防领域所需。
  • 音频g711a/u格式-摄像头支持的音频格式，主要是安防安防领域所需。
  • 实时框-主要是ai识别画识图。

低延迟直播流播放器

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在这些web端的需求和背景下，我们需要一款能够支持各种直播协议（http、websocket、webtransport等），支持H.264、H.265硬解码+软解码，支持丰富功能（水印、低延迟、视频流加密等）的直播流播放器。

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第二部分(架构、兼容性、性能)

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介绍完背景部分，第二部分，我们来看下播放器的架构，在浏览器兼容性兼容性的解决方案，以及一些性能优化部分。

架构

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首先我们看下播放器的架构部分，整个播放器主要由7大模块组成。

左边是核心模块，从上到下，分别是Stream模块、Demux模块、Decoder模块、Render模块。右边扩展模块，从上到下，分别是UI模块、Crypto模块、Recorder模块。

Stream模块

主要是网络请求模块：支持http、websocket、webtransport、webrtc协议。借助web端提供的fetch、websocket、xmlhttprequest等方法请求到流数据。

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目前播放器支持的请求协议有 15种格式：

  • ws(s)-raw 即ws://host-name:port/jessica/live/test (该协议只对接了monibuca服务器,其他服务器需要额外对接)
  • ws(s)-flv 即ws://host-name:port/jessica/live/test.flv（chrome下ip会报安全错误，建议域名形式访问，检查下端口范围chrome浏览器是否允许，chrome会默认禁用很多端口）
  • http(s)-flv 即http://host-name:port/hdl/live/test.flv
  • Hls 即http://host-name:port/hls/live/test.m3u8 (支持H264/H265)
  • WebTransport 即wt://host-name:port/play/live/test (该协议只对接了monibuca服务器,其他服务器需要额外对接)
  • Webrtc 即 webrtc://host-name:port/webrtc/play/live/test (支持H264/H265, 仅支持https://或者http://localhost环境)
  • Webrtc-zlmediakit 即 webrtc://host-name:port/index/api/webrtc?app=live&stream=stream-name&type=play (支持H264, 仅支持https://或者http://localhost环境)
  • Webrtc-srs 即 webrtc://host-name:port/rtc/v1/play/live/test (支持H264, 仅支持https://或者http://localhost环境)
  • Webrtc-others 即 webrtc://host-name:port/live/test (支持H264, 仅支持https://或者http://localhost环境)
  • http(s)-fmp4 即http://host-name:port/your-path/live/test.(f)mp4
  • ws(s)-fmp4 即ws://host-name:port/your-path/live/test.(f)mp4
  • http(s)-h264 即http://host-name:port/jessica/live/test.h264
  • ws(s)-h264 即ws://host-name:port/jessica/live/test.h264
  • http(s)-h265 即http://host-name:port/jessica/live/test.h265
  • ws(s)-h265 即ws://host-name:port/jessica/live/test.h265
  • ws(s)-mpeg4 即ws://host-name:port/your-path/live/test.mpeg4

从中可以小结下：

  • 协议同时支持https、wss
  • 同时支持H264和H265编码格式
  • 支持webcodecs硬解码(H264+H265)和MSE硬解码(H264+H265)
  • 支持HLS(H264+H265)软解码、硬解码
  • 支持m7s webrtc(H264+H265(软解码、硬解码))，
  • 支持zlmediakit webrtc(H264)
  • 支持srs webrtc(H264)
  • 支持others webrtc(H264)
  • 支持加密流(国标SM4、m7s加密流)
  • 支持裸流(H264+H265)
  • 支持Fmp4格式(H264+H265)
  • 支持mpeg4格式(H264)
Demux模块

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这个模块主要的工作是：将流数据进行解封装出一帧一帧H264、H265数据。

目前播放器支持的封装格式有：

  • hls (http) (m3u8+ts/mp4) 视频(H264、H265) 音频(AAC、MP3)
  • Flv (http+ws) 视频(H264、H265) 音频(AAC、MP3、G711A、G711U)
  • M7S (ws) 视频(H264、H265) 音频(AAC、MP3、G711A、G711U)
  • FMP4 (http) 视频(H264、H265) 音频(AAC、MP3)
  • MPEG4 (ws) 视频(H264)
  • Raw (ws) 视频(H264、H265)
Decoder模块

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decoder模块主要是负责解码，默认播放器支持三种解码模式(两种硬解码，一种软解码)

  • MediaSource 硬解码
  • Webcodec 硬解码
  • ffmpeg(Webassembly) 软解码
MediaSource 硬解码

主要是将一帧一帧H264、H265数据再次封装成Fmp4片段，然后喂给MediaSource来通过播放器底层硬解码音视频数据。渲染在video标签上面。

Webcodec 硬解码

主要是将一帧一帧H264、H265数据解码成videoFrame对象，可以通过canvas 或者 video 渲染。

ffmpeg(Webassembly) 软解码

主要是将一帧一帧H264、H265数据解码成YUV数据,可以通过canvas 或者 video 渲染。

Render模块

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主要是渲染模块，目前播放支持video标签+canvas标签渲染。

对于各个解码模块后续的渲染模块，支持程度：

解码器video渲染canvas渲染
MediaSource✅✅
Webcodec✅✅
ffmpeg(Webassembly)✅✅
UI模块

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目前播放器支持的UI模块有：

  • 全屏 测试地址
  • 声音控制 测试地址
  • 网速显示测试地址
  • 截图 测试地址
  • 进度条 测试地址
  • 播放倍率 测试地址
  • 显示比例 测试地址
  • 视频录制 录制FLV、WEBM，录制Mp4
  • 分辨率切换 测试地址
  • ptz指令操作 测试地址
  • 右键菜单 测试地址
  • 性能面板 测试地址
  • 电子放大 测试地址
  • 快捷键
  • 水印（局部，全屏，动态，幽灵）测试地址
Crypto模块

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目前播放器支持的加密模式有

  • m7s 私有格式 测试地址
  • SM4 国标加密 测试地址
  • XOR 加密
  • 支持扩展加密其他私有加密格式
Recorder模块

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目前播放器支持的录制格式有

  • flv 格式 测试地址
  • Webm格式 测试地址
  • Mp4 格式 测试地址

兼容性

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介绍完播放器的整体架构，接下来我们看下播放器在web端兼容性上面的解决方案。

主要分享6个业务场景，分别是：

  • 电脑硬件不支持H265硬解码
  • IOS不支持MediaSource硬解码
  • 音频格式是G711a/G711u
  • Webrtc如何播放H265的流
  • 兼容国产系统/国产浏览器
  • MediaRecorder不支持录制mp4(MPEG-4)格式
电脑硬件不支持H265硬解码

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目前的现状是：

  1. chrome 107版本以上外加需要硬件支持才能够支持硬解码H265。
  2. edge 79版本以上外加需要硬件支持才能够支持硬解码H265。
  3. FireFox 直接就不支持。

播放器的解决方案是：

  1. 使用ffmpeg+webassembly,通过软解码来支持H265解码。
  2. 使用sharedArrayBuffer，来提升软解码性能。
  3. 使用SIMD指令集加速解码，来提升硬解码性能。

效果如下：

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另外测试地址： 测试地址

IOS不支持MediaSource硬解码

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目前的现状是：

  1. iPadOS 13+ 才支持。
  2. ios 完全不支持。

播放器的解决方案是：

  1. 使用ffmpeg+webassembly。
  2. IOS16.3+使用webcodec解码。

效果如下：

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音频格式是G711a/G711u

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目前的现状是：

  1. Fmp4只支持aac/mp3格式的音频，不支持G711a/G711u格式的音频。

播放器的解决方案是：

1.使用FFmpeg+Webassembly进行软解码，然后借助AudioContext进行播放。

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Webrtc如何播放H265的流

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目前的现状是：

  1. WebRTC本身只支持VP8、VP9、H264、AV1格式。

播放器的解决方案是：

  1. 流媒体服务器（monibuca）通过DataChannel传输音视频数据，借助MediaSource/Webcodec/Webassembly解码播放。

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兼容国产系统/国产浏览器

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目前的现状是：

  1. 国产操作系统（麒麟等）/浏览器（统信等），对于H264/H265硬解码支持度不够，使用的Chromium内核版本都比价低。

播放器的解决方案是：

  1. 当不支持硬解码的时候，使用ffmpeg+WebAssembly进行软解码播放。
MediaRecorder不支持录制mp4(MPEG-4)格式

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目前的现状是：

  1. MediaRecorder只支持录制成webm格式文件。

播放器的解决方案是：

  1. 使用ffmpeg+WebAssembly录制成mp4格式文件。

测试地址：测试地址

性能

介绍完了播放器在web兼容性上面的解决方案，我们再看下播放器在性能优化上面的一些方案。

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主要介绍四种优化方案：

  1. 低延迟优化
  2. Worker线程降低主线程压力
  3. 多线程软解码提升软解码性能
  4. OffscreenCanvas优化渲染
低延迟优化

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为了保证低延迟，播放器设计实现了缓冲区JitterBuffer，添加延迟丢帧机制，添加网络延迟检测机制。

达到的效果：

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通过尽可能的优化，播放器做到了，

  1. 首屏时间小于1s
  2. 公网环境网络稳定的情况下延迟小于1s
  3. 内网环境下可以通过配置使得延迟低于0.8s
Worker线程降低主线程压力

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通过worker线程，播放器可以通过配置支持将网络请求模块stream，解封装模块demux，和解码模块decoder全部放在worker线程里面进行，然后将解码之后的数据传输到主线程进行渲染和播放。

达到的效果

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多线程软解码提升软解码性能

开启多线程解码，借助多核来进行软解码，来提升解码性能。

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首先需要再编译ffmpeg的时候添加多线程参数。然后在将ffmpeg编译打包成webassembly的时候，也需要配置多线程参数。在编写c的业务代码的时候也需要配置使用的多核数量，最后播放器在浏览器上面运行的时候，需在网站的相应头上面添加两个相应参数。这样播放器就使用多线程来软解码音视频了。

达到的效果

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左边图是没有开启多线程的，右边的开启了多线程的。对比我们可以发现，例如同样是webassembly软解码265的1080p 在机器是cpu i7_8700k 显卡是rtx2080的机器上面可以支持同时4路流播放，但是如果开启了多线程，那就可以支持到8路流同时播放。性能翻倍了。

OffscreenCanvas优化渲染

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最后，我们看下offscreen canvas 离屏画布。

支持两种模式：

transfer

worker 线程创建OffscreenCanvas，使用webgl进行绘制，然后将生成的ImageBitmap ，通过postmessage到主线程，然后借助canvas 进行渲染

commit

主线程创建OffscreenCanvas，然后通过postmesage将canvas句柄传递到worker线程，然后worker 线程使用webgl进行绘制渲染。

区别

区别就是transfer需要一直postmessage 传递数据，而commit模式只需要主线程一次将canvas句柄传递到worker线程。 根据业务情况采用不同的模式。

达到的效果

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展望未来

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介绍完了播放器在web端的一些性能优化，我们再看下展望未来。

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播放器可以支持人脸识别，物品识别，让播放器端提供ai能力。可以支持马赛克检查，视频遮挡检查，黑屏、 绿屏检查。 来提升播放效果。

人脸识别、物品识别

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对于人脸识别，物品识别，我们可以采用的方案有：opencv 、 mediapipe

  1. opencv 是一个跨平台的计算机视觉库，可以支持增强现实，人脸识别，动作识别等领域。底层库。
  2. mediapipe：谷歌基于opencv开发出来的功能强大的机器学习框架。 两个都可以借助webassembly 在web端跑运行。
人脸识别

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人脸识别测试地址 测试地址

物品识别

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物品识别测试地址 测试地址

马赛克检查，视频遮挡检查，黑屏、 绿屏检查

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黑屏、绿屏、花屏、马赛克检查 测试地址 测试地址

遮挡物检查测试地址测试地址

最后

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谢谢大家。

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编程日记 2023/12/4 19:35:26

Matlab论文插图绘制模板第129期—函数网格曲面图

在之前的文章中，分享了Matlab函数折线图的绘制模板： 函数三维折线图： 进一步，再来分享一下函数网格曲面图。 先来看一下成品效果： 特别提示：本期内容『数据代码』已上传资源群中，加群的朋友请自…...

编程日记 2023/12/4 19:31:21

西安网站seo厂家/温州seo排名优化

2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> 最近项目要用到消息中间件，自己在网上找了些资料一步一步操作下来，并记录下来，供大家参考，网上的资料大家使用的时候发现都和自己的情况不一样，会有一些坑&…...

编程日记 2024/11/20 13:13:29

中国电影家协会是什么级别/适合seo优化的网站

1.概述 介绍如何使用过滤器技术，防止通过其他URL地址直接访问本站资源。运行本实例，当URL地址不是本站地址时，在网页中将显示错误提示信息。 2.技术要点 主要应用request对象的getHeader()方法获取信息头来源地址，若是来自其它网站…...

编程日记 2024/11/20 11:49:47

高新区免费网站建设/培训机构招生方案模板

本篇文章讲解了计算机的原码、反码和补码，并且进行了深入探求了为何要使用反码和补码，以及更进一步的论证了为何可以用反码、补码的加法去计算原码的减法。论证部分如有不对的地方请各位牛人帮忙指正！希望本文对大家学习计算机基础有所帮助&a…...

编程日记 2024/11/20 2:22:20

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盒子模型 把页面上的每一个元素当成一个盒子 由内容&#xff0c;内边距&#xff0c;边框&#xff0c;外边距组成 盒子模型举例 <!DOCTYPE html> <html lang"en"> <head><meta charset"UTF-8"><title>Title</title><…...

编程日记 2024/11/20 1:34:51

有了域名和主机怎么做网站/网上做广告怎么收费

2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> 前面两篇文章说了怎么样简单的使用commons-pool库&#xff0c;这里需要考虑一个问题就是在很多时候我们在池里的对象都是比较重型的并且大多数比较稀缺的资源&#xff0c;比如说数据库连接&#xff0c;这样如果一直把一些…...

编程日记 2024/11/20 0:10:41

宾果 wordpress/南宁百度推广seo

&#xff08;压根就没做几道题&#xff0c;无地自容QAQ&#xff09; gym101138 J 直接上树链剖分线段树&#xff0c;注意处理好端点问题&#xff08;其实有&#xff08;QN&#xff09;logN的做法&#xff09; 1 #include<bits/stdc.h>2 3 using namespace std;4 typedef …...

编程日记 2024/11/19 23:49:25