谈起音视频，前端能做些什么

[ixlei]

谈起音视频，前端能做些什么

@(音视频)[Audio|Video|MSE]

音视频随着互联网的发展，对音视频的需求越来越多，然而音视频无乱是播放还是编解码，封装对性能要求都比较高，那现阶段的前端再音视频领域都能做些什么呢。

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音频或视频的播放

html5 audio

提起音视频的播放，我萌首先想到的是HTMLMediaElement，video播放视频，audio播放音频。举个栗子：

<audio controls autoplay loop="true" preload="auto" src="audio.mp3"></audio>

• controls指定浏览器渲染成html5 audio.
• autoplay属性告诉浏览器，当加载完的时候，自动播放.
• loop属性循环播放.
• preload当渲染到audio元素时，便加载音频文件.
• 移动端的浏览器并不支持autoplay和preload 属性，即不会自动加载音频文件，只有通过一些事件触发，比如touch、click事件等触发加载然后播放.
• 媒体元素还有一些改变音量，某段音频播放完成事件等，请阅读HTMLMediaElement.
• 当然如果你的网页是跑在WebView中，可以让客户端设置一些属性实现预加载和自动播放。

AudioContext

虽然使用html5的audio可以播放音频，但是正如你看到存在很多问题，同时我萌不能对音频的播放进行很好的控制，比如说从网络中获取到音频二进制数据，有的时候我萌想顺序播放多段音频，对于使用audio元素也是力不从心，处理起来并不优雅。
举个栗子：

function queuePlayAudio(sounds) {
	let index = 0;
	function recursivePlay(sounds, index) {
		if(sounds.length == index) return;
		sounds[index].play();
		sounds[index].onended = recursivePlay.bind(this, sounds, ++index);
	}
}

监听audio元素的 onended 事件，顺序播放。

为了更好的控制音频播放，我萌需要AudioContext.

AudioContext接口表示由音频模块连接而成的音频处理图，每个模块对应一个AudioNode。AudioContext可以控制它所包含的节点的创建，以及音频处理、解码操作的执行。做任何事情之前都要先创建AudioContext对象，因为一切都发生在这个环境之中。

可能理解起来比较晦涩，简单的来说，AudioContext 像是一个工厂，对于一个音频的播放，从音源到声音控制，到链接播放硬件的实现播放，都是由各个模块负责处理，通过connect 实现流程的控制。

现在我萌便能实现音频的播放控制，比如从网络中获取。利用AJAX中获取 arraybuffer类型数据，通过解码，然后把音频的二进制数据传给AudioContext创建的BufferSourceNode，最后通过链接 destination 模块实现音频的播放。

   export default class PlaySoundWithAudioContext {
	constructor() {
	        if(PlaySoundWithAudioContext.isSupportAudioContext()) {
	            this.duration = 0;
	            this.currentTime = 0;
	            this.nextTime = 0;
	            this.pending = [];
	            this.mutex = false;
	            this.audioContext = new (window.AudioContext || window.webkitAudioContext)();
	        }
	    }
	    static isSupportAudioContext() {
	        return window.AudioContext || window.webkitAudioContext;
	    }

	   play(buffer) {
	        var source = this.audioContext.createBufferSource(); 
	        source.buffer = buffer;                  
	        source.connect(this.audioContext.destination); 
	        source.start(this.nextTime);
	        this.nextTime += source.buffer.duration;
	    }

    addChunks(buffer) {
        this.pending.push(buffer);
        let customer = () => {
            if(!this.pending.length) return;
            let buffer = this.pending.shift();
            this.audioContext.decodeAudioData(buffer, buffer => {
            this.play(buffer);
            console.log(buffer)
            if(this.pending.length) {
                customer()
            }
            }, (err) => {
                console.log('decode audio data error', err);
            });
        }
        if(!this.mutex) {
            this.mutex = true;
            customer()
        }
       
    }

    clearAll() {
        this.duration = 0;
        this.currentTime = 0;
        this.nextTime = 0;
    }
}

AJAX调用

function xhr() {
    var XHR = new XMLHttpRequest();
   XHR.open('GET', '//example.com/audio.mp3');
  XHR.responseType = 'arraybuffer';
  XHR.onreadystatechange = function(e) {
      if(XHR.readyState == 4) {
         if(XHR.status == 200) {
	   playSoundWithAudioContext.addChunks(XHR.response);
	}
      }
   }
  XHR.send();
}

使用Ajax播放对于小段的音频文件还行，但是一大段音频文件来说，等到下载完成才播放，不太现实，能否一边下载一边播放呢。这里就要利用 fetch 实现加载stream流。

fetch(url).then((res) => {
    if(res.ok && (res.status >= 200 && res.status <= 299)) {
        readData(res.body.getReader())
    } else {
        that.postMessage({type: constants.LOAD_ERROR})
    }
})

function readData(reader) {
    reader.read().then((result) => {
        if(result.done) {
            return;
        }
        console.log(result);
        playSoundWithAudioContext.addChunks(result.value.buffer);
    })
}

简单的来说，就是fetch的response返回一个readableStream接口，通过从中读取流，不断的喂给audioContext 实现播放，测试发现移动端不能顺利实现播放，pc端浏览器可以。

PCM audio

实现audioContext播放时，我萌需要解码，利用decodeAudioDataapi实现解码，我萌都知道，一般音频都要压缩成mp3，aac这样的编码格式，我萌需要先解码成PCM数据才能播放，那PCM 又是什么呢？我萌都知道，声音都是由物体振动产生，但是这样的声波无法被计算机存储计算，我萌需要使用某种方式去刻画声音，于是乎便有了PCM格式的数据，表示麦克风采集声音的频率，采集的位数以及声道数，立体声还是单声道。

Media Source Extensions

Media Source Extensions可以动态的给Audio和Video创建stream流，实现播放，简单的来说，可以很好的播放进行控制，比如再播放的时候实现 seek 功能什么的，也可以在前端对某种格式进行转换进行播放，并不是支持所有的格式的。

通过将数据append进SourceBuffer中，MSE把这些数据存进缓冲区，解码实现播放。这里简单的举个使用MSE播放 audio的栗子：

export default class PlaySoundWithMSE{
    constructor(audio) {
        this.audio = audio;
        if(PlaySoundWithMSE.isSupportMSE()) {
            this.pendingBuffer = [];
            this._mediaSource = new MediaSource();
            this.audio.src = URL.createObjectURL(this._mediaSource);
            this._mediaSource.addEventListener('sourceopen', () => {
                this.sourcebuffer = this._mediaSource.addSourceBuffer('audio/mpeg');
                this.sourcebuffer.addEventListener('updateend', 
                this.handleSourceBufferUpdateEnd.bind(this));
            })
        }
    }

    addBuffer(buffer) {
        this.pendingBuffer.push(buffer);
    }

    handleSourceBufferUpdateEnd() {
        if(this.pendingBuffer.length) {
            this.sourcebuffer.appendBuffer(this.pendingBuffer.shift());
        } else {
            this._mediaSource.endOfStream();
        }
    }

    static isSupportMSE() {
        return !!window.MediaSource;
    }
}

HTML5 播放器

谈起html5播放器，你可能知道bilibili的flv.js,它便是依赖Media Source Extensions将flv编码格式的视频转包装成mp4格式，然后实现播放。

从流程图中可以看到，IOController实现对视频流的加载，这里支持fetch的 stream能力，WebSocket等，将得到的视频流，这里指的是flv格式的视频流，将其转封装成MP4格式，最后将MP4格式的数据通过appendBuffer将数据喂给MSE,实现播放。

未来

上面谈到的都是视频的播放，你也看到，即使播放都存在很多限制，MSE的浏览器支持还不多，那在视频的编码解码这些要求性能很高的领域，前端能否做一些事情呢？
前端性能不高有很多原因，在浏览器这样的沙盒环境下，同时js这种动态语言，性能不高，所以有大佬提出把c++编译成js ,然后提高性能，或许你已经知道我要说的是什么了，它就是ASM.js，它是js的一种严格子集。我萌可以考虑将一些视频编码库编译成js去运行提高性能，其中就不得不提到的FFmpeg,可以考虑到将其编译成asm,然后对视频进行编解码。

写在最后

我萌可以看到，前端对音视频的处理上由于诸多原因，可谓如履薄冰，但是在视频播放上，随着浏览器的支持，还是可以有所作为的。

[cllee1214]

可以聊一下音视频同步这方面的知识吗