HLS流媒体

HLS Spec

#EXTM3U

#EXT-X-TARGETDUATION:10

#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0

#EXTINF:10

fileSequence0.ts

Maseter Playlist:

#EXTM3U

#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=20000000

gear1/prog_index.m3u8

Media Segments

由一个uri和一个可选的byte range来组成。有一个唯一的sequence number；必须是连续的不能被中断；包含足够的信息来初始化decoder，如H.264包含一个IDR帧。

支持的媒体格式

有MPEG2-ts, Fragmented MPEG-4

Playlists

如果一个playlist中所有的uri是一个playlist，那么就是一个master playlist。

PlayList Tags

ExTM3U	扩展的M3U播放文件
EXT-X-VERSION	兼容的版本
EXT-X-TARGETDURATION	最大的Media Segment duration
EXT-X-MEDIA-SEQUENCE	media的序列号
EXT-X-DISCONTINUITY-SEQUECE	在不同的流的听众之间同步
EXT-X-I-FRAMES-ONLY	所有的segment都描述了一个I-frame
EXT-X-MEDIA	被用来在PlayList中表示相同内容的不用语种/译文的版本，比如可以通过使用3个这种tag表示3中不用语音的音频，或者用2个这个tag表示不同角度的video在PlayLists中。这个标签是独立存在的，其格式如下： #EXT-X-MEDIA:<attribute-list>：该属性列表中包含：URI、TYPE、GROUP-ID、LANGUAGE、NAME、DEFAULT、AUTOSELECT。 (a) URI：如果没有，则表示这个tag描述的可选择版本在主PlayList的EXT-X-STREAM-INF中存在; (b) TYPE:AUDIO and VIDEO; (c) GROUP-ID:具有相同ID的MEDIA tag，组成一组样式； (d) LANGUAGE：确定使用的主要语言。 (e) NAME：人类可读的语言的翻译。 (f) DEFAULT： YES或是NO，默认是No，如果是YES，则客户端会以这种选项来播放，除非用户自己进行选择。 (g) AUTOSELECT：YES或是NO，默认是No，如果是YES，则客户端会根据当前播放环境来进行选择（用户没有根据自己偏好进行选择的前提下）。 ———————————————— 版权声明：本文为优快云博主「路痴的旅行」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接：https://blog.youkuaiyun.com/u011857683/article/details/84863250
EXT-X-STREAM-INF	指定一个包含多媒体信息的 media URI 作为PlayList，一般做M3U8的嵌套使用，它只对紧跟后面的URI有效，格式如下： #EXT-X-STREAM-INF:<attribute-list> <URI> 有以下属性： (a) BANDWIDTH：带宽，必须有。 (b) PROGRAM-ID：该值是一个十进制整数，惟一地标识一个在PlayList文件范围内的特定的描述。一个PlayList 文件中可能包含多个有相同ID的此tag。(这个属性在后面的协议版本废除了) (c) CODECS：指定流的编码类型，不是必须的。 (d) RESOLUTION：分辨率。 (e) AUDIO：这个值必须和AUDIO类别的“EXT-X-MEDIA”标签中“GROUP-ID”属性值相匹配。 (f) VIDEO：这个值必须和VIDEO类别的“EXT-X-MEDIA”标签中“GROUP-ID”属性值相匹配。 示例： #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1, BANDWIDTH=500000, RESOLUTION=720x480 mid_video_index.M3U8

HLS playback

Android HLS播放过程

HLS prepare的过程，取消带宽切换，记录以前的带宽index：morigBandwidthIndex,目前的带宽Index:mCurBandwidthIndex; streamMask:新的URI流，resumeMask:uri没有变得流。

在ChangeConfiguration中，停止和抛弃不在需要的fetcher，如果目前的uri和新的rui相同，使用原来的fetcher，否则disFetcher=ture；

在seek的过程中，触发kwhatChangeConfiguration2，否则发送kwhatconfiguration3

处理kwahtchangeconfiguration2时，seek time>0, 清理掉已经缓冲的mPacketSource中的buffer

处理KwhatConfiguration3时，如果uri有变换，设置switching为true，依据新的URI或新增的流创建PlaylistFetcher；

PlaylistFetch：监控缓冲队列，刷新播放列表，触发下载

HttpDownload：由于下载指定的ts

ATSParser：解析相应的playlist

AnotherPacketSource：保存相应的解析的数据

数据获取的流程

从Nuplayerdecoder的onRequesetInputBuffers->httpLivesource的dequeueAccessUnit->LiveSession的dequeueAccessunit-> AnotherPacketSource

然后queue到MediaCodec

Seek过程

根据seek的时间、firstSeqNumberInPlaylist、lastSeqNumberPlayList,获取seek的时间位于那个片段n+1内，然后startTimeUs=seektime-(0.......n)总时间为startimeUs,设置mStartTimeUsRelative=true；在seek的过程中，如果是H264，需要判断是否是IDR帧，如果是isStartTimeReached,开始保存数据。

Playlist的更新

如果每次检测playlist都没有变化，时间就会相应的增加：

INITIAL_MIINIMUM_RELOAD_DELAY	itemDuration-10s
FIRST_UNCHANGED_RELOAD_ATTEMPT	targetDuration/2-5s
SECOND_UNCHANGED_RELOAD_ATTEMPT	targetDuration*3/2
THIRD_UNCHANGED_RELOAD_ATTEMPT	targetDuration*3 -30s

在refreshPlaylist中：如果发现没有变化mRefreshState+1

HLS buffering

1.获取当前缓冲的buffer的时间，如果缓冲的时间小于30s，会立刻启动下载

2.如果大于30s，就会计算下一次监控buffer的delayUS

delay的时间取决于两个要素，第一个是多缓冲的时间，和刷新playlist的时间。

多缓冲的时间T1=buffer duration-minbuffer duration

刷新的时间：T2=mLastPlaylistFetchTime+minPlaylistAgeUs-Now

delay=min(T1,T2);

带宽切换 

通过提供不同的带宽和下载速度下的资源，可以做到动态切换分辨率；主要依据两个变量，一个是实际带宽，另外一个是缓存的大小；

如果实际的带宽大于阈值，并且缓存大于阈值，就上升带宽；

如果实际带宽小于阈值，并且缓存小于阈值，就下降带宽。

带宽的计算：下载量/下载时间；

每一个ts被按照47K分片进行下载，然后记录每次下载的size，duration，和开始下载的时间。队列中的最后一项的开始时间减去第一项的就是有效期；

 当队列中的数据满足条件后，会每1s检测一次带宽；计算好的bw仍然会被保存在长度为3的带宽队列里面；

短期带宽：去对应带宽队列中的带宽的，数据队列中的item，然后是size的总和/duration;

带宽稳定性的检测：

当max小于等于最小的133%时，短期带宽大于min的70%时，是稳定的；最大最小来自带宽队列。

Buffer检测：

往下切换，min(20,targetDuration*9/4);

往上切换，min(15, targetDuration*7/4);

如果所有的track都大于kupSwitchMarkUs就会往上切换；任何一个小于kDownSwthcMarkUs就往下切换。

启动时间计算

 带宽上升时：

 

9const int64_t LiveSession::kUpSwitchMarginUs = 5000000ll;

下降：

 

带宽数据的合并：

如果带宽切换的过程中，如果下载的新数据的时间戳-旧数据时间戳大于限制，启动旧数据下载；

否则，结束旧数据下载，合并mPacketSource2和mPacketSource的数据。

ATS Parser：

TS流的包结构长度固定为188字节，而PS流的包长度可变。

节目关联表（Program Association Table，PAT）

标识    位数    说明
sync_byte    8 bits    固定是0x47
transport_error_indicator    1 bits    值为0，表示当前包没有发生传输错误。
payload_unit_start_indicator    1 bits    值为1，负载数据从包头数据1字节后开始
transport_priority    1 bits    值为0，表示当前包是低优先级。传输优先级标志（1：优先级高）
PID    13 bits    PID=0x0000,说明是PAT表。
transport_scrambling_control    2 bits    值为0x00，表示节目没有加密。
adaptation_field_control    2 bits    值为0x01,改Packet区域含控制调整字段
continuity_counter    4 bits    值为0x00,表示当前传送的相同类型的包是第0个。
节目映射表（Program Map Table， PMT）

 

PMT表中包含的数据如下：

• 当前节目中所有Video ES流的PID
• 当前节目所有Audio ES流的PID
• 当前节目PCR的PID等。