CN111147947A - 一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明网页播放技术领域，涉及一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法,包括以下步骤：对服务器的视频源客户端进行收流，将收流得到的视频通过使用解封装模块进行去封装得到视频h264裸流；将视频h264裸流通过封装转换模块重新封装为flv标准格式视频；并将得到的MetaData包缓存在内存中；WebSocket客户端发出请求指令与websocket建立连接，并按照完整的flv标准格式视频进行推送视频数据；对MetaData包的发包状态进行检测,确定MetaData包是否已发送；MetaData包已发送完成后，普通音视频数据包进行发送；对接收到的推送数据使用网页解码插件做解码渲染操作并进行播放。其优点在于，不仅不需要依赖flash插件的条件下实现对视频进行播放，还能够使得在进行视频播放时具有更低的延迟。

Description

一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法
技术领域
本发明属于网页播放技术领域，涉及一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法。
背景技术
随着互联网技术、web技术的发展，web视频直播技术在互动直播、安防、远程操作等场景中的使用越来越广。
现有的网页视频播放协议主要有rtmp、hls、http-flv等，rtmp协议依赖于flash插件，目前在谷歌等浏览器中使用受限，协议交互比较复杂，对服务器开发人员有一定技术要求；hls受限于协议本身，很难将延迟降低到两秒以下，在要求低延时的直播场景中无法使用；http-flv技术目前同样存在高延迟（1000-2000毫秒）、页面最小化是也容易导致直播暂停等问题的发生。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种使用WebSocket协议传输视频文件，通过使用flv封装技术和流媒体服务器可直接通过Websocket协议向Web页面进行推送视频数据，web页面可通过比较高效的WebAssembly技术进行解码渲染，实现不仅能够在不需要依赖flash插件的条件下进行播放，还能够在进行播放时具有更低的延迟并且能够进行全双工通讯。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
1、一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法，包括以下步骤：
S1:对服务器的视频源客户端进行收流，将收流得到的视频通过使用解封装模块进行去封装得到视频h264裸流；
S2:将视频h264裸流通过封装转换模块重新封装为flv标准格式视频；并将得到的MetaData包缓存在内存中；
S3: WebSocket客户端发出请求指令与websocket建立连接，并按照完整的flv视频结构进行推送视频数据；
S4: 对MetaData包的发包状态进行检测,确定MetaData包是否已发送；
S5: MetaData包已发送完成后，普通音视频数据包进行发送；
S6:播放页面在收到flv标准格式视频数据后，对接收到的推送数据使用网页解码插件做解码渲染操作，解码渲染后的视频进行操作播放。
进一步的，所述MetaData包包括：scriptTag包、FirstVideoTag和FirstAudioTag，所述FirstVideoTag还包括封装sps和PPS数据的tag包，所述普通音视频数据包包括普通AudioTag和普通VideoTag。
进一步的，S4步骤还包含以下子步骤：
S4A: 将发送的MetaData包和普通音视频数据包的发送状态的值定义为n，发送MetaData包前，获取发包的状态值n，分别与1、2、4做按位与运算；发送普通音视频包，分别与3、5做按位与运算；
S4B:将MetaData包的发送状态进行定义为三位2进制数标识，高位到低位分别代表：FirstVideoTag，FirstAudioTag，ScriptTag，并且设定1为已发送，0为未发送。
进一步的，S6步骤还包含以下子步骤：
S6A:编写FLV到RGBA数据解码程序；
S6B:使用emcc编译出.wasm和.js文件；
S6C:再点击播放按钮，启动WebSocket客户端从服务器取流，页面收到flv数据，通过WebAssembly的方式调用解码程序中的投数据接口，将数据放入解码程序中的队列里面，再调用触发解码接口触发解码；
S6D:播放页面创建canvas画布，解码出RGBA数据回调后，页面根据回调的宽高数据更新画布尺寸，并在canvas中渲染出图像；
S6E:解码程序不断解码出图片数据，页面不断刷新canvas画布，进行视频的播放；
S6F:点击页面暂停按钮，视频暂停播放；
S6G:播放页面点击停止播放，断开websocket连接。
进一步的，S4A和S4B步骤中：
当进行n & 1运算，运算结果为真时，则表示Script已发送，运算结果为假则表示Script未发送；
当进行n & 2运算，运算结果为真时，则表示FirstAudioTag已发送，运算结果为假则表示FirstAudioTag未发送；
当进行n & 4运算，运算结果为真时，则表示FirstVideoTag已发送，运算结果为假则表示FirstVideoTag未发送；
当进行n & 3运算，运算结果为真时，则表示普通AudioTag为可发送，运算结果为假则表示先发送MetaData；
当进行n & 5运算，运算结果为真时，则表示普通VideoTag为可发送，运算结果为假则表示先发送MetaData。
进一步的，当一个数据包的MetaData包发送完成后，普通AudioTag和普通VideoTag的发送状态才可转换为可发送状态。
进一步的，在每次发送完单个MetaData包后，再将状态值n分别与1、2、4做按位或运算更新状态n的值。
进一步的，当发送的数据包为Script包时，进行n=n|1运算；当发送的数据包为FirstAudioTag时，进行n=n|2运算；当发送的数据包为FirstVideoTag时，进行n=n|4运算。
进一步的，推送的flv标准格式视频还包括flv文件头，flv文件头在MetaData包之前进行发送。
进一步的，对视频源客户端进行收流的数据来自为摄像头（rtsp）、组播（udp）或http等协议的h264数据。
本发明的有益效果：
通过使用一个WebSocket链接可以同时实现推流服务及流控指令，达到节省服务器资源的目的；将视频采用flv标准格式视频，使得服务器能够对更快进行处理，进行缓存时使用的缓存更少，从而实现在视频进行播放时达到超低延迟的目的；通过对视频的解码设置为基于Webassembly插件解码，不仅能够实现快速的对数据进行回调，进一步降低视频进行播放时的延迟，还能够进行全双工通讯；本发明相比进行使用rtmp协议，websocket具有更简单的信令交互过程，而且相比于hls，通过采用WebSocket-flv格式推流从而使得本发明不需要对视频片段进行切片处理，并且还可以解决现有的网页播放对flash插件的依赖问题。
附图说明
附图1是本发明的模块示意图；
附图2是本发明的总流程示意图；
附图3是本发明进行发送数据包时的流程示意图；
图4为本发明flv的封装格式图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，应理解，本申请不受这里公开描述的示例实施例的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法，包括以下步骤：
S1:对服务器的视频源进行收流，主要接收来自摄像头（rtsp）、组播（udp）、http等协议的h264数据，将收流得到的视频通过使用解封装模块进行去封装得到视频h264裸流；
S2:将h264视频视频数据通过封装转换模块重新封装为flv标准格式视频；并将得到的MetaData包缓存在内存中
S3: WebSocket客户端发出请求指令，请求指令发送到服务器使得是视频源客户端能够与websocket建立连接，并且使用的Websocket进行定义了二进制帧，相对于HTTP，Websocket可以更轻松地处理二进制的视频数据，进行使用WebSocket的Binary模式传输视频数据、使用Text模式传输播控指令，并按照完整的flv视频结构进行视频推送数据；
S4:对MetaData包的发包状态进行检测,确定MetaData包是否已发送，MetaData记录着视频的分辨率，编码方式等信息，播放器要初始化相应的解码器，其中MetaData包包括：scriptTag包、FirstVideoTag和FirstAudioTag，FirstVideoTag还包括封装sps和PPS数据的tag包；
S5:MetaData包已发送完成后，普通音视频数据包进行发送，其中普通音视频数据包包括普通AudioTag和普通VideoTag；
在S4和S5步骤中，将发送的MetaData包和普通音视频数据包的发送状态的值定义为n，发送MetaData包前，获取发包的状态值n，分别与1、2、4做按位与运算；发送普通音视频包，分别与3、5做按位与运算；将MetaData包的发送状态进行定义为三位2进制数标识，高位到低位分别代表：FirstVideoTag，FirstAudioTag，ScriptTag，其中1为已发送，0为未发送，如：000（十进制值为0）表示三个包均未发送，101（十进制值为5）表示已经发送第一个VideoTag和Script包，其中，状态值n用来控制先发送MetaData再发送普通音视频包，在发送完成对应的MetaData包之后，记录这个包已经发送过了，不需要再次发送；
S6: 播放页面在收到flv标准格式视频数据后，对接收到的推送数据使用网页解码插件做解码渲染操作，通过编写FLV到RGBA数据解码程序，使得编写的FLV能够在解码程序中独立开一个线程，线程内死循环等待数据投入，当有数据投入后，通过改变变量值触发线程解码，程序中预留投入数据及触发解码的接口，本实施例中，将解码完成回调函数定义为：onPictureEx（rabg,length,width,height），在进行解码渲染后的视频进行操作播放。
其中, rgba：为rgba数据指针；length：rgba为数据长度；width：rgba为图片的宽;height：为rgba图片的高。
对于本申请的实施例，S6步骤还包含以下子步骤：
S6A:将编写FLV到RGBA数据解码程序，使用emcc编译出.wasm和.js文件；
S6B:再点击播放按钮，启动WebSocket客户端从服务器取流，页面收到flv数据，通过WebAssembly的方式调用解码程序中的投数据接口，将数据放入解码程序中的队列里面，再调用触发解码接口触发解码；
S6C:播放页面创建canvas画布，并且解码出RGBA数据在回调后，播放页面根据回调的宽高数据更新画布尺寸，并在canvas中渲染出图像；
S6D在进行播放过程中，解码程序不断解码出图片数据，页面不断刷新canvas画布，从而实现播放；
S6E:当播放页面点击暂停按钮，有三种方式能够达到暂停效果，第一种方式为暂停canvas画布更新，第二种方式为暂停向WebAssembly解码程序投递数据，第三种方式为通过websocket向服务器发送暂停指令，服务器在收到指令后暂停向该播放器客户端的进行推流，在本实施例以外的实施方式中，也可以通过websocket向服务器发送暂停指令的方式进行录制片段、视频截图等操作。
S6F:在播放页面进行点击停止播放操作后，视频源客户端断开与websocket连接。
对于本申请的实施例，在S4和S5步骤中：出现的运算结果有两种情况，运算结果为真或运算结果为假，
当进行运算n & 1，运算结果为真，则表示Script已发送，运算结果为假，则表示Script未发送；
当进行运算n & 2，运算结果为真，则表示FirstAudioTag已发送，运算结果为假，则表示FirstAudioTag未发送；
当进行运算n & 4，运算结果为真，则表示FirstVideoTag已发送，运算结果为假，则表示FirstVideoTag未发送；
当进行运算n & 3，运算结果为真，则表示普通AudioTag可发送，运算结果为假，则先发送先发送MetaData；
当进行运算n & 5，运算结果为真，则表示普通VideoTag可发送，运算结果为假，则先发送MetaData。
对于本申请的实施例，当一个数据包中的MetaData包发送完成后，数据包中的普通AudioTag和普通VideoTag的发送状态才可转换为可发送状态。
对于本申请的实施例，在每次发送完单个MetaData包后，再将状态值n分别与1、2、4做按位或运算更新状态n的值，其中，当发送的数据包为Script包时，进行n=n|1运算；当发送的数据包为FirstAudioTag时，进行n=n|2运算；当发送的数据包为FirstVideoTag时，进行n=n|4运算。
对于本申请的实施例，推送的flv标准格式视频还包括flv文件头，flv文件头在MetaData包之前进行发送。
其中，本发明中的WebSocket是一种在单个TCP连接上进行全双工通信的协议，基于websocket可实现，进行建立连接的过程是标准的，与客户端建立连接的时间点没有要求，本身具有数据交互简单、支持全双工实时通信、优秀的web支持等特点；
FLV 是FLASH VIDEO的简称，FLV流媒体格式是随着Flash MX的推出发展而来的视频格式，flv封装格式简单，文件极小、加载速度极快，可按flv单个tag分片段传输，不需要再对视频分片数据进行封装，大大降低了延迟。
WebAssembly是基于堆栈虚拟机的二进制指令格式，WebAssembly为了一个可移植的目标而设计的，可用于编译C/C+/RUST等高级语言，使客户端和服务器应用程序能够在Web上部署，WebAssembly技术充分发挥硬件能力，具有较高的执行效率，模块可以被JavaScript 调用，进入 JavaScript 上下文，也可以像 Web API 一样调用浏览器的功能。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:对服务器的视频源客户端进行收流，将收流得到的视频通过使用解封装模块进行去封装得到视频h264裸流；
S2:将视频h264裸流通过封装转换模块重新封装为flv标准格式视频；并将得到的MetaData包缓存在内存中；
S3: WebSocket客户端发出请求指令与websocket建立连接，并按照完整的flv标准格式视频进行推送视频数据；
S4:对MetaData包的发包状态进行检测,确定MetaData包是否已发送；
S5: MetaData包已发送完成后，普通音视频数据包进行发送；
S6:播放页面在收到flv标准格式视频数据后，对接收到的推送数据使用网页解码插件做解码渲染操作，解码渲染后的视频进行操作播放。
2.根据权利要求1所述的一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法，其特征在于，所述MetaData包包括：scriptTag包、FirstVideoTag和FirstAudioTag，所述FirstVideoTag还包括封装sps和PPS数据的tag包，所述普通音视频数据包包括普通AudioTag和普通VideoTag。
3.根据权利要求2所述的一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法，其特征在于，S4步骤还包含以下子步骤：
S4A: 将发送的MetaData包和普通音视频数据包的发送状态的值定义为n，发送MetaData包前，获取发包的状态值n，分别与1、2、4做按位与运算；发送普通音视频包，分别与3、5做按位与运算；
S4B:将MetaData包的发送状态进行定义为三位2进制数标识，高位到低位分别代表：FirstVideoTag，FirstAudioTag，ScriptTag，并且设定1为已发送，0为未发送。
4.根据权利要求3所述的一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法，其特征在于，S6步骤还包含以下子步骤：
S6A:编写FLV到RGBA数据解码程序；
S6B:使用emcc编译出.wasm和.js文件；
S6C:再点击播放按钮，启动WebSocket客户端从服务器取流，页面收到flv数据，通过WebAssembly的方式调用解码程序中的投数据接口，将数据放入解码程序中的队列里面，再调用触发解码接口触发解码；
S6D:播放页面创建canvas画布，解码出RGBA数据回调后，页面根据回调的宽高数据更新画布尺寸，并在canvas中渲染出图像；
S6E:解码程序不断解码出图片数据，页面不断刷新canvas画布，进行视频的播放；
S6F:点击页面暂停按钮，视频暂停播放；
S6G:播放页面点击停止播放，断开websocket连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法，其特征在于，S4A和S4B步骤中：
当进行n & 1运算，运算结果为真时，则表示Script已发送，运算结果为假则表示Script未发送；
当进行n & 2运算，运算结果为真时，则表示FirstAudioTag已发送，运算结果为假则表示FirstAudioTag未发送；
当进行n & 4运算，运算结果为真时，则表示FirstVideoTag已发送，运算结果为假则表示FirstVideoTag未发送；
当进行n & 3运算，运算结果为真时，则表示普通AudioTag为可发送，运算结果为假则表示先发送MetaData；
当进行n & 5运算，运算结果为真时，则表示普通VideoTag为可发送，运算结果为假则表示先发送MetaData。
6.根据权利要求5所述的一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法，其特征在于，当一个数据包的MetaData包发送完成后，普通AudioTag和普通VideoTag的发送状态才可转换为可发送状态。
7.根据权利要求6所述的一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法，其特征在于，在每次发送完单个MetaData包后，再将状态值n分别与1、2、4做按位或运算更新状态n的值。
8.根据权利要求7所述的一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法，其特征在于，
当发送的数据包为Script包时，进行n=n|1运算；
当发送的数据包为FirstAudioTag时，进行n=n|2运算；
当发送的数据包为FirstVideoTag时，进行n=n|4运算。
9.根据权利要求8所述的一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法，其特征在于，推送的flv标准格式视频还包括flv文件头，flv文件头在MetaData包之前进行发送。
10.根据权利要求9所述的一种基于websocket的flv视频传输及网页播放的方法，其特征在于，对视频源客户端进行收流的数据来自为摄像头（rtsp）、组播（udp）或http等协议的h264数据。
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