В статье я хочу поделиться своими попытками сделать стримминг видео через websockets без использования сторонних плагинов браузера типа Adobe Flash Player. Что из этого получилось читайте далее.
Adobe Flash — ранее Macromedia Flash, это платформа для создания приложений, работающих в веб-браузере. До внедрения Media Stream API это была практически единственная платформа для стримминга с веб-камеры видео и голоса, а также для создания различного рода конференций и чатов в браузере. Протокол для передачи медиа-информации RTMP (Real Time Messaging Protocol), был фактически закрытым долгое время, что означало: если хочешь поднять свой стримминг-сервис, будь добр используй софт от самих Adobe — Adobe Media Server (AMS).
Через некоторое время в 2012 Adobe «сдались и выплюнули» на суд публики спецификацию протокола RTMP, которая содержала ошибки и по сути была не полной. К тому времени разработчики начали делать свои реализации этого протокола, так появился сервер Wowza. В 2011 Adobe подала иск на Wowza за нелегальное использование патентов связанных с RTMP, через 4 года конфликт разрешился миром.
Adobe Flash платформе уже больше 20 лет, за это время обнаружилось множество критических уязвимостей, поддержку объявили прекратить к 2020 году, так что альтернатив для стримингового сервиса остается не так уж и много.
Для своего проекта я сразу решил полностью отказаться от использования Flash в браузере. Основную причину я указал выше, также Flash совсем не поддерживается на мобильных платформах, да и разворачивать Adobe Flash для разработки на windows (эмуляторе wine) совсем уж не хотелось. Поэтому я взялся писать клиент на JavaScript. Это будет всего лишь прототип, так как в дальнейшем я узнал, что стриминг можно сделать гораздо эффективнее на основе p2p, только у меня это будет peer — server — peers, но об этом в другой раз, потому что это еще не готово.
Для начала работы нам необходим собственно webscokets-сервер. Я сделал простейший на основе go-пакета melody:
package main
import (
"errors"
"github.com/go-chi/chi"
"gopkg.in/olahol/melody.v1"
"log"
"net/http"
"time"
)
func main() {
r := chi.NewRouter()
m := melody.New()
m.Config.MaxMessageSize = 204800
r.Get("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
http.ServeFile(w, r, "public/index.html")
})
r.Get("/ws", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
m.HandleRequest(w, r)
})
// Бродкастим видео поток
m.HandleMessageBinary(func(s *melody.Session, msg []byte) {
m.BroadcastBinary(msg)
})
log.Println("Starting server...")
http.ListenAndServe(":3000", r)
}
На клиенте (транслирующей стороне) сначала необходимо получить доступ к камере. Делается это через MediaStream API.
Получаем доступ (разрешение) к камере/микрофону через Media Devices API. Это API предоставляет метод MediaDevices.getUserMedia(), который показывает вспл. окошко, спрашивающее пользователя разрешения доступа к камере или/и микрофону. Хотелось бы отметить, что все эксперименты я проводил в Google Chrome, но, думаю, в Firefox все будет работать примерно также.
Далее getUserMedia() возвращает Promise, в которое передает MediaStream объект — поток видео-аудио данных. Этот объект мы присваиваем в src свойство элемента video. Код:
<style>
#videoObjectHtml5ApiServer { width: 320px; height: 240px; background: #666; }
</style>
</head>
<body>
<!-- Здесь в этом "окошечке" клиент будет видеть себя -->
<video autoplay id="videoObjectHtml5ApiServer"></video>
<script type="application/javascript">
var
video = document.getElementById('videoObjectHtml5ApiServer');
// если доступен MediaDevices API, пытаемся получить доступ к камере (можно еще и к микрофону)
// getUserMedia вернет обещание, на которое подписываемся и полученный видеопоток в колбеке направляем в video объект на странице
if (navigator.mediaDevices.getUserMedia) {
navigator.mediaDevices.getUserMedia({video: true}).then(function (stream) {
// видео поток привязываем к video тегу, чтобы клиент мог видеть себя и контролировать
video.srcObject = s;
});
}
</script>
Чтобы транслировать видеопоток через сокеты, необходимо его как-то где-то кодировать, буферизировать, и передавать частями. Сырой видеопоток не передать через websockets. Тут на помощь нам приходит MediaRecorder API. Данный API позволяет кодировать и разбивать поток на кусочки. Кодирование я делаю для сжатия видеопотока, чтобы меньше гонять байтов по сети. Разбив на куски, можно каждый кусок отправить в websocket. Код:
<style>
#videoObjectHtml5ApiServer { width: 320px; height: 240px; background: #666; }
</style>
</head>
<body>
<!-- Здесь в этом "окошечке" клиент будет видеть себя -->
<video autoplay id="videoObjectHtml5ApiServer"></video>
<script type="application/javascript">
var
video = document.getElementById('videoObjectHtml5ApiServer');
// если доступен MediaDevices API, пытаемся получить доступ к камере (можно еще и к микрофону)
// getUserMedia вернет обещание, на которое подписываемся и полученный видеопоток в колбеке направляем в video объект на странице
if (navigator.mediaDevices.getUserMedia) {
navigator.mediaDevices.getUserMedia({video: true}).then(function (stream) {
// видео поток привязываем к video тегу, чтобы клиент мог видеть себя и контролировать
video.srcObject = s;
var
recorderOptions = {
mimeType: 'video/webm; codecs=vp8' // будем кодировать видеопоток в формат webm кодеком vp8
},
mediaRecorder = new MediaRecorder(s, recorderOptions ); // объект MediaRecorder
mediaRecorder.ondataavailable = function(e) {
if (e.data && e.data.size > 0) {
// получаем кусочек видеопотока в e.data
}
}
mediaRecorder.start(100); // делит поток на кусочки по 100 мс каждый
});
}
</script>
Теперь добавим передачу по websockets. Как ни удивительно, для этого нужен лишь объект WebSocket. Имеет всего два метода send и close. Названия говорят сами за себя. Дополненный код:
<style>
#videoObjectHtml5ApiServer { width: 320px; height: 240px; background: #666; }
</style>
</head>
<body>
<!-- Здесь в этом "окошечке" клиент будет видеть себя -->
<video autoplay id="videoObjectHtml5ApiServer"></video>
<script type="application/javascript">
var
video = document.getElementById('videoObjectHtml5ApiServer');
// если доступен MediaDevices API, пытаемся получить доступ к камере (можно еще и к микрофону)
// getUserMedia вернет обещание, на которое подписываемся и полученный видеопоток в колбеке направляем в video объект на странице
if (navigator.mediaDevices.getUserMedia) {
navigator.mediaDevices.getUserMedia({video: true}).then(function (stream) {
// видео поток привязываем к video тегу, чтобы клиент мог видеть себя и контролировать
video.srcObject = s;
var
recorderOptions = {
mimeType: 'video/webm; codecs=vp8' // будем кодировать видеопоток в формат webm кодеком vp8
},
mediaRecorder = new MediaRecorder(s, recorderOptions ), // объект MediaRecorder
socket = new WebSocket('ws://127.0.0.1:3000/ws');
mediaRecorder.ondataavailable = function(e) {
if (e.data && e.data.size > 0) {
// получаем кусочек видеопотока в e.data
socket.send(e.data);
}
}
mediaRecorder.start(100); // делит поток на кусочки по 100 мс каждый
}).catch(function (err) { console.log(err); });
}
</script>
Транслирующая сторона готова! Теперь давайте попробуем принимать видеопоток и показывать его на клиенте. Что нам для этого понадобится? Во-первых конечно же сокет-соединение. На объект WebSocket вешаем «слушатель» (listener), подписываемся на событие 'message'. Получив кусочек бинарных данных наш сервер бродкастит его подписчикам, то есть клиентам. На клиенте при этом срабатывает callback-функция связанная с «слушателем» события 'message', в аргумент функции передается собственно сам объект — кусочек видеопотока, закодированный vp8.
<style>
#videoObjectHtml5ApiServer { width: 320px; height: 240px; background: #666; }
</style>
</head>
<body>
<!-- Здесь в этом "окошечке" клиент будет видеть тебя -->
<video autoplay id="videoObjectHtml5ApiServer"></video>
<script type="application/javascript">
var
video = document.getElementById('videoObjectHtml5ApiServer'),
socket = new WebSocket('ws://127.0.0.1:3000/ws'),
arrayOfBlobs = [];
socket.addEventListener('message', function (event) {
// "кладем" полученный кусочек в массив
arrayOfBlobs.push(event.data);
// здесь будем читать кусочки
readChunk();
});
</script>
Я долгое время пытался понять, почему нельзя полученные кусочки сразу же отправить на воспроизведение элементу video, но оказалось так конечно нельзя делать, нужно сначала кусочек положить в специальный буфер, привязанный к элементу video, и только тогда начнет воспроизводить видеопоток. Для этого понадобится MediaSource API и FileReader API.
MediaSource выступает неким посредником между объектом воспроизведения media и источником данного потока медиа. MediaSource объект содержит подключаемый буфер для источника видео/аудио потока. Одна особенность заключается в том, что буфер может содержать только данные типа Uint8, поэтому для создания такого буфера потребуется FileReader. Посмотрите код, и станет более понятно:
<style>
#videoObjectHtml5ApiServer { width: 320px; height: 240px; background: #666; }
</style>
</head>
<body>
<!-- Здесь в этом "окошечке" клиент будет видеть тебя -->
<video autoplay id="videoObjectHtml5ApiServer"></video>
<script type="application/javascript">
var
video = document.getElementById('videoObjectHtml5ApiServer'),
socket = new WebSocket('ws://127.0.0.1:3000/ws'),
mediaSource = new MediaSource(), // объект MediaSource
vid2url = URL.createObjectURL(mediaSource), // создаем объект URL для связывания видеопотока с проигрывателем
arrayOfBlobs = [],
sourceBuffer = null; // буфер, пока нуль-объект
socket.addEventListener('message', function (event) {
// "кладем" полученный кусочек в массив
arrayOfBlobs.push(event.data);
// здесь будем читать кусочки
readChunk();
});
// как только MediaSource будет оповещен , что источник готов отдавать кусочки
// видео/аудио потока
// создаем буфер , следует обратить внимание, что буфер должен знать в каком формате
// каким кодеком был закодирован поток, чтобы тем же способом прочитать видеопоток
mediaSource.addEventListener('sourceopen', function() {
var mediaSource = this;
sourceBuffer = mediaSource.addSourceBuffer("video/webm; codecs="vp8"");
});
function readChunk() {
var reader = new FileReader();
reader.onload = function(e) {
// как только FileReader будет готов, и загрузит себе кусочек видеопотока
// мы "прицепляем" перекодированный в Uint8Array (был Blob) кусочек в буфер, связанный
// с проигрывателем, и проигрыватель начинает воспроизводить полученный кусочек видео/аудио
sourceBuffer.appendBuffer(new Uint8Array(e.target.result));
reader.onload = null;
}
reader.readAsArrayBuffer(arrayOfBlobs.shift());
}
</script>
Прототип стримминг-сервиса готов. Основной минус в том, что видеовоспроизведение будет отставать от передающей стороны на 100 мс, это мы задали сами при разбиении видеопотока перед передачей на сервер. Более того, когда я проверял у себя на ноутбуке, у меня постепенно копился лаг между передающей и принимающей стороной, это было хорошо видно. Я начал искать способы как побороть данный недостаток, и… набрел на RTCPeerConnection API, которое позволяет передавать видеопоток без ухищрений типа разбиения потока на кусочки. Накапливающийся лаг, я думаю, из-за того, что в браузере перед передачей происходит перекодировка каждого кусочка в формат webm. Я уже не стал дальше копать, а начал изучать WebRTC, о результатах моих изысканий я думаю, напишу отдельную статью, если посчитаю такую интересной сообществу.
Автор: Шалаев Андрей Николаевич
