HLS.js：使用全解析

文章目录

HLS.js：深入探索流媒体播放的现代解决方案
- 1 引言
- 2 HLS.js简介
- - 什么是HLS.js？
  - 特性与优势
- 3 技术细节
- - HLS.js的工作原理
  - - 解析MPEG-TS
    - MSE与EME
  - 实现自适应流传输
- 4 HLS.js核心功能详解
- - 4.0 兼容性与自适应性
  - 4.1 兼容性
  - 4.2 自适应比特率
  - 4.3 缓冲控制
  - - 最大缓冲时间（`maxBufferLength`）
    - 最小缓冲时间（`minBufferLength`）
    - 关系解释
- 5 集成与部署
- - 基本用法
  - 高级配置
- 结论

HLS.js：深入探索流媒体播放的现代解决方案

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在当今这个数字化的时代，视频内容已经成为互联网上最广泛消费的媒体类型之一。无论是在线教育、直播、点播电影还是新闻报道，高质量的视频流传输对于提升用户体验至关重要。在这篇文章中，我们将深入探讨HLS.js，一个用于处理HTTP Live Streaming (HLS)协议的开源JavaScript库，它如何在现代网页环境中实现流畅、高质量的视频播放。

1 引言

HTTP Live Streaming（HLS）是一种由Apple开发的协议，用于通过HTTP分发流媒体数据。它将视频和音频数据分割成一系列的小文件片段，这些片段可以按需下载并顺序播放，从而提供低延迟和适应不同网络条件的能力。然而，并非所有的浏览器都原生支持HLS，这正是HLS.js发挥作用的地方。

2 HLS.js简介

什么是HLS.js？

HLS.js是一个轻量级的JavaScript库，旨在为不支持原生HLS的浏览器提供兼容性。它通过解析MPEG-TS流并在客户端进行解码，使HTML5 <video> 元素能够播放HLS内容。HLS.js利用了现代浏览器中的Media Source Extensions (MSE) 和 Encrypted Media Extensions (EME) API来实现这一目标。

特性与优势

跨平台兼容性：HLS.js可以在几乎所有现代浏览器上运行，包括那些没有原生HLS支持的浏览器。
自适应流传输：根据用户的网络状况动态调整视频质量，以优化播放体验。
DRM支持：通过集成EME API，HLS.js支持多种数字版权管理方案，如Widevine、PlayReady等。
社区驱动：作为一个开源项目，HLS.js受益于广泛的社区贡献，持续改进和功能增强。

3 技术细节

HLS.js的工作原理

HLS.js的核心是其对MPEG-TS包的解析能力。当接收到HLS流的.m3u8文件后，HLS.js会解析其中的元数据，包括视频片段的位置、时长和比特率信息。然后，它会下载这些片段，并使用MSE API将它们拼接到MediaSource对象中。这一过程允许HLS.js构建一个连续的视频流，即使在片段到达的顺序与它们在流中的顺序不一致的情况下也能正确播放。

解析MPEG-TS

MPEG-TS（传输流）是一种封装和传输多媒体数据的标准格式。HLS.js必须能够读取这些数据包，提取视频和音频数据，并将它们解码为可播放的格式。这是通过一个复杂的解析器实现的，该解析器能够理解TS包的结构，包括PAT、PMT、PCR和其他重要的表和描述符。

MSE与EME

Media Source Extensions (MSE) 是一组Web API，允许脚本将媒体数据直接写入MediaSource对象，从而绕过了浏览器对特定容器或编解码器的支持限制。HLS.js利用MSE的SourceBuffer接口来添加和更新媒体数据，实现无缝播放。

Encrypted Media Extensions (EME) 则提供了对加密内容的支持。HLS.js可以通过EME与各种DRM系统交互，确保受版权保护的内容能够在合法授权的条件下被播放。

实现自适应流传输

HLS.js能够根据网络条件自动选择最佳的视频质量。这涉及到评估当前的网络带宽，以及根据可用的视频片段比特率做出决策。HLS.js会尝试保持一个播放缓冲区，以避免由于网络延迟造成的播放中断。如果网络状况恶化，HLS.js会自动切换到较低比特率的流，以维持播放的连续性。

4 HLS.js核心功能详解

4.0 兼容性与自适应性

HLS.js的设计初衷是解决HTTP Live Streaming（HLS）协议在不同浏览器环境下的兼容性问题。由于HLS最初是Apple为iOS设备设计的一种流媒体传输方式，不是所有浏览器都原生支持这一标准。HLS.js通过使用Web标准，如HTML5 <video>元素和Media Source Extensions（MSE），使得HLS流可以在不支持原生HLS的浏览器上播放，包括早期版本的Chrome、Firefox、Edge以及其他基于Webkit的浏览器。

4.1 兼容性

HLS.js通过检查浏览器是否支持原生HLS，或者是否支持MSE和Web Audio API，来决定是否启用其自适应播放引擎。这意味着，如果浏览器支持原生HLS，HLS.js将不会介入；反之，则会接管流的处理和播放。

使用场景：

假设你的网站需要在全球范围内提供流媒体服务，但你无法确定每个用户的浏览器类型和版本。在这种情况下，HLS.js可以确保无论用户使用的是什么设备和浏览器，都可以顺利播放HLS内容，无需用户手动安装插件或更改设置。

if (Hls.isSupported()) {
  var video = document.getElementById('myVideo');
  var hls = new Hls();
  hls.loadSource('https://example.com/your-stream.m3u8');
  hls.attachMedia(video);
  hls.on(Hls.Events.MANIFEST_PARSED, function() {
    video.play();
  });
} else if (video.canPlayType('application/vnd.apple.mpegurl')) {
  // 如果浏览器原生支持HLS
  video.src = 'https://example.com/your-stream.m3u8';
  video.addEventListener('loadedmetadata', function() {
    video.play();
  });
}

4.2 自适应比特率

自适应比特率（Adaptive Bitrate，ABR）是HLS.js的一项关键特性，它可以根据网络条件的变化实时调整视频流的质量。当网络连接良好时，HLS.js会选择较高的比特率，以提供更清晰的画面；当网络变差时，它会自动降低比特率，以防止缓冲延迟和播放中断。

使用场景：

想象一下，在线教育平台正在直播一场课程，学生的网络条件各不相同。使用HLS.js的自适应比特率功能，可以确保所有学生都能流畅观看，无论他们的网络速度如何。即使在网络波动较大的情况下，HLS.js也能平滑地调整视频质量，减少卡顿现象。

4.3 缓冲控制

为了优化播放体验，HLS.js提供了对缓冲策略的精细控制。这包括设定最小和最大缓冲时间，以及何时触发重新缓冲。这些设置对于确保流畅播放、减少启动延迟和避免过度缓冲至关重要。

使用场景：

在直播体育赛事中，观众期待即时观看比赛，任何延迟都是不可接受的。通过调整HLS.js的缓冲参数，如levelTargetDuration和maxBufferLength，可以平衡缓冲时间和延迟之间的关系，以达到最佳的实时性和流畅度。

var hls = new Hls({
  levelTargetDuration: 5, // 设置目标缓冲时间为5秒
  maxBufferLength: 60, // 设置最大缓冲长度为60秒
});

通过上述配置，HLS.js将努力保持至少5秒的缓冲时间，同时避免缓冲超过60秒，从而在保证流畅播放的同时，尽可能减少观众的等待时间。

最大缓冲时间（`maxBufferLength`）

maxBufferLength 设置了 HLS.js 缓冲区中可以存储的最大视频数据时间长度。当缓冲区的数据量超过这个时间长度时，HLS.js 将开始丢弃最早的缓冲数据以保持总缓冲时间在这个范围内。这有助于避免缓冲区占用过多内存，同时也能确保播放器始终有足够的数据来流畅播放视频。

最小缓冲时间（`minBufferLength`）

minBufferLength 则设置了 HLS.js 在开始播放视频前需要缓冲的最少数据量。如果在播放过程中缓冲区的数据量低于这个时间长度，HLS.js 将尝试加载更多的数据来补充缓冲区，以防止视频卡顿。

关系解释

监听 timeupdate 事件：
```
video.addEventListener('timeupdate', function() {
  if (video.paused || video.ended) return;
  if (video.currentTime + 2 < video.buffered.end(0)) {
    console.log('Playback is stalling, reloading stream.');
    hls.destroy();
    hls = new Hls();
    hls.loadSource(hlsUrl);
    hls.attachMedia(video);
  }
});
```
这段代码是在监控视频是否出现卡顿的情况。当视频的当前时间加上2秒小于缓冲区中最后一个已缓冲片段的结束时间时，表示播放器正接近缓冲区的末尾，即将耗尽数据，此时代码将重新初始化 HLS 实例并重新加载视频流。这实际上是一种手动干预的机制，用于在检测到潜在卡顿时强制刷新缓冲区。

5 集成与部署

基本用法

要使用HLS.js，首先需要在HTML页面中包含HLS.js的脚本文件。然后，创建一个Hls实例，并将其与HTML5 <video> 元素关联起来。以下是一个基本示例：

<!-- 引入HLS.js -->
<script src="path/to/hls.min.js"></script>
<video id="myVideo" controls></video>

<script>
  if (Hls.isSupported()) {
    var video = document.getElementById('myVideo');
    var hls = new Hls();
    hls.loadSource('https://your-hls-stream-url.m3u8');
    hls.attachMedia(video);
    hls.on(Hls.Events.MANIFEST_PARSED, function() {
      video.play();
    });
  } else if (video.canPlayType('application/vnd.apple.mpegurl')) {
    // 原生HLS支持
    video.src = 'https://your-hls-stream-url.m3u8';
    video.addEventListener('loadedmetadata', function() {
      video.play();
    });
  }
</script>

高级配置

HLS.js提供了丰富的API和配置选项，允许开发者微调其行为。例如，你可以设置缓冲策略、错误恢复机制、DRM密钥获取等。深入了解这些高级选项可以帮助优化流媒体性能，尤其是在具有挑战性的网络环境中。

动态比特率切换：
HLS 支持自适应比特率流，这意味着可以根据网络状况自动调整视频质量。HLS.js 提供了 API 来控制这一行为。
缓存和缓冲策略：
缓冲区管理对于避免播放卡顿至关重要。HLS.js 提供了对缓冲区长度和阈值的控制，这有助于优化视频流的稳定性。
网络错误重试：
当网络不稳定时，HLS.js 应当能够处理连接丢失并尝试重连。这通常涉及到配置错误重试策略。
视频预加载和延迟播放：
在某些情况下，你可能想要预加载视频或延迟播放，直到用户准备好观看。
音频/字幕切换：
HLS 支持多语言字幕和音频轨道，HLS.js 可以帮助你实现这些功能。
视频元数据和事件：
HLS.js 还提供了事件，如 BUFFERING, LEVEL_SWITCH, FRAG_LOADED 等，这些可以帮助你监控播放状态和性能。

下面是一个优化后的例子，使得播放过程更加稳定，用户体验更好


    HLS_PlayerOnPage = document.getElementById(elementID);
                
    // "/stream/getHls/vZ3g3SMcf/play.m3u8"
    const streamUrl = `/stream/getHls/vZ3g3SMcf/play.m3u8`;

    HLSOnMap_Controller = new Hls();
    HLSOnMap_Controller.loadSource(streamUrl);
    HLSOnMap_Controller.attachMedia(HLS_PlayerOnPage);

    // 缓冲策略
    HLSOnMap_Controller.config.maxBufferLength = 60; // 设置最大缓冲时间为60秒
    HLSOnMap_Controller.config.minBufferLength = 3; // 设置最小缓冲时间为3秒

    // 网络错误重试
    HLSOnMap_Controller.config.retry = {
      retries: 5, // 尝试重试次数
      backoff: 'exponential', // 重试间隔策略
      maxRetryDelay: 5 // 最大重试延迟（秒）
    };
    // 动态比特率切换
    HLSOnMap_Controller.on(Hls.Events.LEVEL_SWITCHED, function (event, data) {
      console.log('Bitrate switched to level:', data.level);
      HLSOnMap_Controller.startLoad();
    });
    HLSOnMap_Controller.on(Hls.Events.MANIFEST_PARSED, function () {
      HLS_PlayerOnPage.play();
    });
    // 监听缓冲事件，了解缓冲状态
    HLSOnMap_Controller.on(Hls.Events.BUFFER_FLUSHING, function (event, data) {
      console.log('Buffer flushing event triggered:', data);
      if (data.live) {
        // 处理直播缓冲
        console.log('Live buffering event triggered:', data);
      } else {
        // 处理VOD缓冲
        console.log('VOD buffering event triggered:', data);
      }
    });
    HLSOnMap_Controller.on(Hls.Events.ERROR, function (event, data) {
      if (data.fatal) {
        switch (data.type) {
          case Hls.ErrorTypes.NETWORK_ERROR:
            console.log('网络错误，尝试重新加载 HLS 源');
            // 尝试重新加载 HLS 源
            HLSOnMap_Controller.startLoad();
            break;
          case Hls.ErrorTypes.MEDIA_ERROR:
            console.log('媒体错误，尝试切换播放速度');
            // 尝试切换播放速度
            HLSOnMap_Controller.recoverMediaError();
            break;
          default:
            console.log('未知错误');
            // 其他错误，重置 HLS 实例
            HLSOnMap_Controller.destroy();
            HLSOnMap_Controller = new Hls();
            HLSOnMap_Controller.loadSource(streamUrl);
            HLSOnMap_Controller.attachMedia(HLS_PlayerOnPage);
            break;
        }
      }
    });
    HLS_PlayerOnPage.addEventListener('play', function () {
      videoOnPageLoading.value = false;
    });
    document.addEventListener('visibilitychange', function () {
      if (!document.hidden) {
        // 页面重新获得焦点
        HLSOnMap_Controller.recoverMediaError(); // 尝试从错误中恢复并继续播放
      }
    });

结论

HLS.js是一个强大而灵活的工具，为现代网页应用带来了高质量的HLS流媒体播放能力。通过其先进的解析、自适应流传输和DRM支持，HLS.js不仅解决了浏览器兼容性问题，还提高了用户观看体验。随着流媒体需求的不断增长，HLS.js将继续扮演着至关重要的角色，推动着视频内容的无缝交付。

本文详细介绍了HLS.js的各个方面，从其工作原理到实际应用，旨在为开发者提供全面的指导，帮助他们更好地理解和利用这个强大的流媒体播放解决方案。

HLS.js：使用全解析

文章目录

HLS.js：深入探索流媒体播放的现代解决方案

1 引言

2 HLS.js简介

什么是HLS.js？

特性与优势

3 技术细节

HLS.js的工作原理

解析MPEG-TS

MSE与EME

实现自适应流传输

4 HLS.js核心功能详解

4.0 兼容性与自适应性

4.1 兼容性

4.2 自适应比特率

4.3 缓冲控制

最大缓冲时间（maxBufferLength）

最小缓冲时间（minBufferLength）

关系解释

5 集成与部署

基本用法

高级配置

结论

最大缓冲时间（`maxBufferLength`）

最小缓冲时间（`minBufferLength`）