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CN119316646A - 一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法 - Google Patents

一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法 Download PDF

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CN119316646A
CN119316646A CN202411441068.3A CN202411441068A CN119316646A CN 119316646 A CN119316646 A CN 119316646A CN 202411441068 A CN202411441068 A CN 202411441068A CN 119316646 A CN119316646 A CN 119316646A
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陈雅洁
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Hainan Chezhiyi Communication Information Technology Co ltd
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Abstract

本发明属于视频播放器技术领域，且公开了一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，具体步骤如下：步骤一：播放器主要分为UI、Loader、数据处理、数据渲染四个部分和三个线程，一个是主线程；一个是数据加载线程；最后一个是数据处理线程；步骤二：UI：播放器显示，包括screen和controlbar这两部分。本发明能够对传统的Web播放器进行优化以提升用户体验，具有支持H265视频解码，实现在低带宽环境下的高清视频播放，提供用户友好的交互界面，方便用户进行视频播放控制，优化播放性能，减少延迟和卡顿现象，利用Web Workers进行复杂的视频处理任务，提高页面响应速度，播放中自动加载和缓存后续相关视频，提高播放速度等优点。

Description

一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法
技术领域
本发明属于视频播放器技术领域，具体为一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法。
背景技术
Web视频播放器即在线流媒体网络播放器，是一个网页插件，在浏览器中运行制作好的页面后，它会调用系统自带的播放器来播放事先设定好的音频(视频)文件，如MP3歌曲等音频文件，Web视频播放器运行时，首先会下载播放插件，并在解压后进入目录，在这个过程中，其中的music.htm就是在主页上加载的播放条页面，list.htm是浏览者用于查看播放列表的弹出页面，js文件夹里存放的是几个播放控制文件，img里则是一些播放界面的图片文件，支持H264的视频编码协议。
随着视频编码技术的发展，相比H264来说，H265为同等画质体积仅为一半、带宽占用省一半、画质更细腻等诸多优势，但Web浏览器还不支持H265的解码播放，因此基于WebAssembly(封装FFmpeg)、JS解封装、Canvas投影以及AudioContext实现Web端的H265播放，而传统的Web播放器在播放高清视频时，由于带宽限制和计算资源有限，经常出现卡顿和延迟现象，而且在低带宽环境下无法有效进行高清视频播放，用户交互界面不友好，不方便用户进行视频播放控制，从而会进一步影响用户观看体验，给用户带来的使用体验较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，具体步骤如下：
步骤一：
播放器主要分为UI、Loader、数据处理、数据渲染四个部分和三个线程，一个是主线程，包括界面控制、下载控制、数据流控制、音视频控制等功能；一个是数据加载线程，完成元数据和数据片段的请求；最后一个是数据处理线程，完成数据解封装和解码；
步骤二：
UI：播放器显示，包括screen和controlbar两部分，screen包括视频图像展示、弹窗、海报图等；controlbar包括进度条、播放按钮、音量控制等组件；
步骤三：
Loader：负责媒体数据的加载和解析，通过worker实现数据的请求，加载完成后，根据设置缓存大小，存储请求的ts数据，当达到缓存上限后停止加载，解码器从ts数据队列获取ts后，Hls Loader会把请求过的ts释放，继续加载下一个ts，达到最大缓存限制后停止加载；
步骤四：
数据处理：主要包括数据解封装和H265解码，解封装通过demuxe.js这个类库实现，H265解码通过ffmpeg打包生成的wasm软解来实现，cpu使用率较高；
步骤五：
数据渲染：包括视屏渲染和音频渲染，视频渲染通过ImagePlayer把解码后的yuv数据直接渲染到canvas，音频通过AudioPlayer把AAC数据解码后进行音频播放，最后通过pts实现音视频的同步，同步策略是以音频为参考，判断当前视频pts与获取到的音频pts的差值来调整视频显示时间来达到音视频同步。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤一中所述的数据解封装需要用到解封装器，其通过JS实现了视频数据的解封装，JS是一种具有函数优先的轻量级，解释型或即时编译型的编程语言。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤三中所述的解码器通过ffmpeg实现H265数据的软解码，ffmpeg是一套可以用来记录、转换数字音频、视频，并能将其转化为流的开源计算机程序，采用LGPL或GPL许可证。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤五中所述的ImagePlayer通过yuv-canvas实现YUV数据渲染，ImagePlayer中会有一个队列存储YUV数据，并计算当前yuv数据的时间长度，大于等于readybufferLength的值时，会触发ImagePlayerReady事件。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤五中所述的AudioPlayer的实现基于WebAudio API，包括AAC音频流的解码与PCM数据的播放。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤一、步骤四和步骤五中所述的解码指当Audio Player模块接收解封装模块发过来的AAC数据流，通过AudioContext的decodeAudioData API，解码为待后续播放的PCM数据。
作为本发明的一种优选技术方案，所述Audio Context的部分音频节点提供了playbackRate属性以实现倍速播放的功能，音频在倍速播放的同时，音频的音调(pitch)也同步地升高/降低。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤三中所述的Loader仅支持HLS协议，HLS协议是一种基于http的流媒体传输协议，是用于传输音视频的协议交互方式。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤四中所述的H265是一种视频编码标准，也被称为高效视频编码，H265可以实现利用1-2Mbps的传输速度传送720P(分辨率1280*720)普通高清音视频传送。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤四中所述的wasm是一个可移植、体积小、加载快并且兼容Web的全新格式，通过wasm可以在浏览器里执行原生代码。
本发明的有益效果如下：
本发明能够对传统的Web播放器进行优化以提升用户体验，具有支持H265视频解码，实现在低带宽环境下的高清视频播放，提供用户友好的交互界面，方便用户进行视频播放控制，优化播放性能，减少延迟和卡顿现象，利用Web Workers进行复杂的视频处理任务，提高页面响应速度，播放中自动加载和缓存后续相关视频，提高播放速度等优点。
附图说明
图1为本发明整体构建流程图；
图2为本发明播放器主要流程图；
图3为本发明具体播放过程流程图；
图4为ImagePlayer流程图；
图5为AudioPLayer流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示，本发明实施例提供了一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，具体步骤如下：
步骤一：
播放器主要分为UI、Loader、数据处理、数据渲染四个部分和三个线程，一个是主线程，包括界面控制、下载控制、数据流控制、音视频控制等功能；一个是数据加载线程，完成元数据和数据片段的请求；最后一个是数据处理线程，完成数据解封装和解码；
步骤二：
UI：播放器显示，包括screen和controlbar两部分，screen包括视频图像展示、弹窗、海报图等；controlbar包括进度条、播放按钮、音量控制等组件；
步骤三：
Loader：负责媒体数据的加载和解析，通过worker实现数据的请求，加载完成后，根据设置缓存大小，存储请求的ts数据，当达到缓存上限后停止加载，解码器从ts数据队列获取ts后，Hls Loader会把请求过的ts释放，继续加载下一个ts，达到最大缓存限制后停止加载；
步骤四：
数据处理：主要包括数据解封装和H265解码，解封装通过demuxe.js这个类库实现，H265解码通过ffmpeg打包生成的wasm软解来实现，cpu使用率较高；
步骤五：
数据渲染：包括视屏渲染和音频渲染，视频渲染通过ImagePlayer把解码后的yuv数据直接渲染到canvas，音频通过AudioPlayer把AAC数据解码后进行音频播放，最后通过pts实现音视频的同步，同步策略是以音频为参考，判断当前视频pts与获取到的音频pts的差值来调整视频显示时间来达到音视频同步。
本发明提供的一种支持H265编码的Web播放器，包括H265解码器、流媒体传输模块、Web Workers处理模块等，实现了在低带宽环境下的高清视频播放，提升用户使用体验，该播放器具备以下特点：支持H265视频解码，能够在低带宽环境下实现高清视频播放；提供用户友好的交互界面，方便用户进行视频播放、暂停、快进等操作；优化播放性能，减少延迟和卡顿现象。
其中，步骤一中的数据解封装需要用到解封装器，其通过JS实现了视频数据的解封装，JS是一种具有函数优先的轻量级，解释型或即时编译型的编程语言。
通过对解封装器的使用，能够获取到独立的视频(H265)数据和音频(AAC)数据，而demuxer模块是现有的。
其中，步骤三中的解码器通过ffmpeg实现H265数据的软解码，ffmpeg是一套可以用来记录、转换数字音频、视频，并能将其转化为流的开源计算机程序，采用LGPL或GPL许可证。
ffmpeg提供了录制、转换以及流化音视频的完整解决方案，它包含了先进的音频/视频编解码库libavcodec，ffmpeg在Linux平台下开发，但它同样也可以在其它操作系统环境中编译运行，包括Windows、Mac OS X等，应用范围广。
其中，步骤五中的ImagePlayer通过yuv-canvas实现YUV数据渲染，ImagePlayer中会有一个队列存储YUV数据，并计算当前yuv数据的时间长度，大于等于readybufferLength的值时，会触发ImagePlayerReady事件。
当音视频播放器都处于ready状态时，H265播放器触发dataReady事件，开始调用play方法进行视频播放。
其中，步骤五中的AudioPlayer的实现基于Web Audio API，包括AAC音频流的解码与PCM数据的播放。
Web Audio API是web处理与合成音频的高级javascript api，Web Audio API草案规范由W3C audio working group定制，底层由c++引擎提供支持与优化，Web Audio API提供了非常丰富的接口让开发者在web平台上实现对web音频进行处理，利用Web AudioAPI，web开发者能够在web平台实现音频音效、音频可视化、3D音频等音频效果，操作快捷便利。
其中，步骤一、步骤四和步骤五中的解码指当Audio Player模块接收解封装模块发过来的AAC数据流，通过AudioContext的decodeAudioData API，解码为待后续播放的PCM数据。
音频节点(AudioNode)是Web Audio API中的音频数据“处理器”，Web Audio API通过不同“处理器”对音频数据做串行处理，最终通过扬声器(audioContext.destination)播放；Web Audio API提供多种音频源节点(ScriptProcessorNode)以提供音频数据，如AudioBufferSourceNode，MediaElementAudioSourceNode等，考虑到倍速播放的需求，本发明采用ScriptProcessorNode，通过onaudioprocess回调函数请求音频数据。
其中，Audio Context的部分音频节点提供了playbackRate属性以实现倍速播放的功能，音频在倍速播放的同时，音频的音调(pitch)也同步地升高/降低。
为实现变速不变调，使用音频数据处理库SoundTouchJS，将处理过的变速不变调的音频数据提供给ScriptProcessorNode，本发明使用本插件调用代码示例：
其中，步骤三中的Loader仅支持HLS协议，HLS协议是一种基于http的流媒体传输协议，是用于传输音视频的协议交互方式。
HLS协议通过将音视频流切割成一个个小的ts切片及生成m3u8的播放列表文件，播放客户端通过http协议下载播放列表文件，按照播放列表文件制定的顺序下载切片文件并播放，从而实现便下载边播放，类似于实时在线播放的效果。
步骤四中的H265是一种视频编码标准，也被称为高效视频编码，H265可以实现利用1-2Mbps的传输速度传送720P(分辨率1280*720)普通高清音视频传送。
H265的目标是提供更高的视频压缩效率，使其能够在相同的带宽和存储空间下，提供更高的视频质量和更高的分辨率，H265采用更先进的编码技术，相对于H264来说，可以减少大约50％的码率，同时提供更好的图像质量。
其中，步骤四中的wasm是一个可移植、体积小、加载快并且兼容Web的全新格式，通过wasm可以在浏览器里执行原生代码。
wasm是一个虚拟指令集体系架构(virtual ISA)，整体架构包括核心的ISA定义、二进制编码、程序语义的定义与执行，以及面向不同的嵌入环境(如Web)的应用编程接口(WebAssembly API)，其初始目标是为C/C++等语言编写的程序经过编译，在确保安全和接近原生应用的运行速度更好地在Web平台上运行。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：
播放器主要分为UI、Loader、数据处理、数据渲染四个部分和三个线程，一个是主线程，包括界面控制、下载控制、数据流控制、音视频控制等功能；一个是数据加载线程，完成元数据和数据片段的请求；最后一个是数据处理线程，完成数据解封装和解码；
步骤二：
UI：播放器显示，包括screen和controlbar两部分，screen包括视频图像展示、弹窗、海报图等；controlbar包括进度条、播放按钮、音量控制等组件；
步骤三：
Loader：负责媒体数据的加载和解析，通过worker实现数据的请求，加载完成后，根据设置缓存大小，存储请求的ts数据，当达到缓存上限后停止加载，解码器从ts数据队列获取ts后，Hls Loader会把请求过的ts释放，继续加载下一个ts，达到最大缓存限制后停止加载；
步骤四：
数据处理：主要包括数据解封装和H265解码，解封装通过demuxe.js这个类库实现，H265解码通过ffmpeg打包生成的wasm软解来实现，cpu使用率较高；
步骤五：
数据渲染：包括视屏渲染和音频渲染，视频渲染通过ImagePlayer把解码后的yuv数据直接渲染到canvas，音频通过AudioPlayer把AAC数据解码后进行音频播放，最后通过pts实现音视频的同步，同步策略是以音频为参考，判断当前视频pts与获取到的音频pts的差值来调整视频显示时间来达到音视频同步。
2.根据权利要求1所述的一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，其特征在于：步骤一中所述的数据解封装需要用到解封装器，其通过JS实现了视频数据的解封装，JS是一种具有函数优先的轻量级，解释型或即时编译型的编程语言。
3.根据权利要求1所述的一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，其特征在于：步骤三中所述的解码器通过ffmpeg实现H265数据的软解码，ffmpeg是一套可以用来记录、转换数字音频、视频，并能将其转化为流的开源计算机程序，采用LGPL或GPL许可证。
4.根据权利要求1所述的一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，其特征在于：步骤五中所述的ImagePlayer通过yuv-canvas实现YUV数据渲染，ImagePlayer中会有一个队列存储YUV数据，并计算当前yuv数据的时间长度，大于等于readybufferLength的值时，会触发ImagePlayerReady事件。
5.根据权利要求1所述的一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，其特征在于：步骤五中所述的AudioPlayer的实现基于Web Audio API，包括AAC音频流的解码与PCM数据的播放。
6.根据权利要求1所述的一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，其特征在于：步骤一、步骤四和步骤五中所述的解码指当Audio Player模块接收解封装模块发过来的AAC数据流，通过AudioContext的decodeAudioData API，解码为待后续播放的PCM数据。
7.根据权利要求6所述的一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，其特征在于：所述Audio Context的部分音频节点提供了playbackRate属性以实现倍速播放的功能，音频在倍速播放的同时，音频的音调(pitch)也同步地升高/降低。
8.根据权利要求1所述的一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，其特征在于：步骤三中所述的Loader仅支持HLS协议，HLS协议是一种基于http的流媒体传输协议，是用于传输音视频的协议交互方式。
9.根据权利要求1所述的一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，其特征在于：步骤四中所述的H265是一种视频编码标准，也被称为高效视频编码，H265可以实现利用1-2Mbps的传输速度传送720P(分辨率1280*720)普通高清音视频传送。
10.根据权利要求1所述的一种支持H265编码格式的Web视频播放器优化方法，其特征在于：步骤四中所述的wasm是一个可移植、体积小、加载快并且兼容Web的全新格式，通过wasm可以在浏览器里执行原生代码。
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