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@ltlovezh 2021-09-18T08:04:07.000000Z 字数 6448 阅读 1451

HLS M3U8 TS

HLS TS 封装容器

HLS（Http Live Streaming）是由Apple公司定义的用于实时流传输的协议，HLS基于HTTP协议实现，传输内容包括两部分，一是M3U8描述文件，二是TS媒体文件。
HLS的优势是可以自适应码率播放，客户端可以根据网速，动态选择合适的一路播放，当网速不好时，可以无缝切换到低码率或者低分辨率的一路继续播放；当网速好时，可以无缝切换到高码率或者高分辨率的一路继续播放，让不同用户都可以享受到最好的观看体检。

M3u8

一级M3U8主要指定了不同码率、分辨率和编码类型的多路二级M3U8，播放端可以根据网速动态选择合适的一路进行播放，甚至在播放中动态切换到另外一路。

  1. #EXTM3U
  2. #EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=1000000,RESOLUTION=640x360,CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2"
  3. http://example.com/low/index.m3u8
  4. #EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=2000000,RESOLUTION=1280x720,CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2"
  5. http://example.com/mid/index.m3u8
  6. #EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=3000000,RESOLUTION=1920x1080,CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2"
  7. http://example.com/high/index.m3u8

二级M3U8主要指定了TS列表，播放端可以按顺序播放TS文件。

  1. #EXTM3U
  2. #EXT-X-VERSION:3
  3. #EXT-X-TARGETDURATION:6
  4. #EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
  5. #EXTINF:3.375000,
  6. v.f240.ts?start=0&end=1130067&type=mpegts
  7. #EXTINF:1.250000,
  8. v.f240.ts?start=1130068&end=1624131&type=mpegts
  9. #EXTINF:1.750000,
  10. v.f240.ts?start=1624132&end=2118947&type=mpegts
  11. #EXTINF:1.750000,
  12. v.f240.ts?start=2118948&end=2782587&type=mpegts
  13. #EXTINF:2.000000,
  14. v.f240.ts?start=2782588&end=3330983&type=mpegts
  15. #EXTINF:2.000000,
  16. v.f240.ts?start=3330984&end=3852307&type=mpegts
  17. #EXTINF:1.875000,
  18. v.f240.ts?start=3852308&end=4680447&type=mpegts
  19. #EXTINF:3.125000,
  20. v.f240.ts?start=4680448&end=5695083&type=mpegts
  21. #EXTINF:6.000000,
  22. v.f240.ts?start=5695084&end=7813655&type=mpegts
  23. #EXTINF:2.875000,
  24. v.f240.ts?start=7813656&end=8829231&type=mpegts
  25. #EXTINF:5.583333,
  26. v.f240.ts?start=8829232&end=10651327&type=mpegts
  27. #EXTINF:5.458333,
  28. v.f240.ts?start=10651328&end=12483199&type=mpegts
  29. #EXT-X-ENDLIST

#EXTM3U

#EXTM3U是所有M3U8文件必须包含的标签，并且必须在文件第一行。

#EXT-X-VERSION

M3U8文件版本，常见为3。

#EXT-X-KEY

在二级M3U8中，提供了解密媒体文件的必要信息。

  1. #EXT-X-KEY：METHOD=<method> [,URI=<uri>][,IV=<iv>]

Method指定了加解密方法，包含三种取值：NONE（未加密）、AES-128和SAMPLE-AES。
URI指定了获取解密key的地址，可以获取到解密Key。对于IV属性，如果存在，则指定了使用密钥的初始化向量，将该值当成16字节的16进制数，如果没有IV（Initialization Vector），则使用序列号作为IV进行编解码，将序列号的高位赋值到16字节的buffer中。

若指定了加解密方法，那么下载完整个TS文件之后，必现先解密，才能去解封装TS文件。

#EXT-X-TARGETDURATION

TS文件的最大持续时间，单位秒。该标签一般在二级M3U8文件出现一次。

#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:

指定了二级M3U8文件TS Playlist中第一个TS文件的序号，后续TS文件的序号依次累加。主要作用是多码率切换时，在不同码率的二级M3U8中切换到同一序号的TS文件，例如：当前播放480P分辨率第5个TS文件，因为网速较好，需要切换到720P，那么就可以无缝切换到720P的第6个TS文件继续播放。
一般情况下，仅在二级M3U8文件出现一次，若不出现，则默认为0。

#EXT-X-ALLOW-CATCH

该标签指定是否准许客户端缓存下载的媒体文件用来重播。它可能会出现在M3U8文件的任何地方，但是不能出现两次以上。该标签适用于播放列表中的所有TS分片。其格式如下：

  1. #EXT-X-ALLOW-CACHE:<YES|NO>

#EXTINF

在二级M3U8中，指定了某个TS文件的Duration，以及对应的地址。例如下面的TS分段持续时长为3.375秒，start和end指出该TS地址偏移，即：end - start + 1表示该TS文件的Size。

  1. #EXTINF:3.375000,
  2. v.f240.ts?start=0&end=1130067&type=mpegts

#EXT-X-ENDLIST

表示没有更多TS文件可以播放了，一般情况下，点播存在，直播不存在。该标签可能会出现在播放列表文件的任何地方，但是不能出现两次及以上。

#EXT-X-STREAM-INF

该标签出现在一级M3U8文件中，指定了不同码率、分辨率和编码类型的多路二级M3U8。如下所示：#EXT-X-STREAM-INF标签表示码率为1000000，分辨率为640*360，AVC编码的一路流。

  1. #EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=1000000,RESOLUTION=640x360,CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2"
  2. http://example.com/low/index.m3u8

TS

TS(Transport Stream)是一种音视频封装格式，全称为MPEG2-TS，主要应用于实时传送节目，具有良好的容错能力，要求视频从任一片段都可以独立解码播放。

TS流是由连续的TS包构成，每个TS包固定188字节。TS包从外到里，可以分为3层：

  1. TS层(Transport Stream)：装载PAT、PMT等全局控制信息，或者PES拆分后的载荷数据。
  2. PES层(Packet Elementary Stream)：在ES基础上添加PES Header，存储DTS、PTS等信息。
  3. ES层(Elementary Stream)：音视频裸流数据，视频H264是Annexb格式NALU，音频AAC是ADTS AAC。

TS
TS-Level

TS包包含3块数据，4字节的TS Header、Adaptation区域和有效载荷。TS Header中的adaptation_field_control字段指明了是否包含Adaptation区域，主要作用是TS包不足188字节时，作为填充数据。有效载荷主要是PAT、PMT和PES音视频流。

TS包的最大有效载荷是184字节。

TS Header固定4字节，如下所示：
TS-Header
几个重要字段：

若adaptation_field_control指定包含自适应区域，那么4字节的TS Header之后就是Adaptation区域，如下所示：
TS-Adaption
第一个字节指定了后续自适应区域的长度（不包含这一字节本身），所以若包含自适应区域，那么TS包的最大有效载荷是183字节（包含自适应区域，但是长度为0，仅占用一个字节）。

当有效载荷是PAT和PMT时，没有Adaptation区域，不够188字节则在后面直接补0；当有效载荷是音视频流时，通常在第一个和最后一个TS包中包含Adaptation区域，如下所示：
TS-Payload

整个TS流通过PID表示TS包类型，TS的载荷可以是：PAT、PMT、音频流和视频流。解析TS流的步骤如下所示：

  1. 根据PID固定为0，找到PAT，解析PAT获取PMT的PID。
  2. 根据PMT的PID，找到PMT，解析PMT确定音频流和视频的PID。
  3. 根据音视频流的PID，找到音视频TS包。

PAT和PMT是必不可少的全局控制信息，并且至少0.5秒就要插入一次PAT和PMT，保证随时可以播放。

PAT：主要作用是指明PMT的PID值。
PMT：主要作用是指明音视频流的PID值。

PAT

PAT格式如下所示：
PAT
首字节table_id固定为0x00，PAT中最重要的是节目号program_number和PID构成的列表，节目号为0x0001时，其PID表示PMT。

下面是一个包含PAT的TS包的TS Header：

  1. 47 40 00 10 00

TS-Header-Pat
TS Header第一个字节固定为0x47，表示同步字节。PID为0，表示该TS包装载的是PAT，adaptation_field_control为1，表示无自适应区域。

除了4字节的TS Header，因为adaptation_field_control为1且是PAT，所以还要跳过1字节才是PAT。

下面👇是PAT内容：只包含一个PMT，且其PID为4096。
PAT

PMT

PMT格式如下所示：
PMT
首字节table_id固定为0x02，PMT中最重要的是流类型stream_type和PID构成的列表，表示音视频流的PID。stream_type为0x1B，表示H264编码的视频流；stream_type为0x0F，表示AAC编码的音频流；stream_type为0x03，表示MP3。

下面是一个包含PMT的TS包的TS Header：

  1. 47 50 00 10 00

TS-Header-Pmt
TS Header第一个字节固定为0x47，表示同步字节。PID为4096，表示该TS包装载的是PMT，adaptation_field_control为1，表示无自适应区域。

除了4字节的TS Header，因为adaptation_field_control为1且是PMT，所以还要跳过1字节才是PMT。

下面👇是PMT内容：包含一个H264视频（PID为256），一个AAC音频（PID为257）。
PAT

PES

除了PAT和PMT，TS包的Payload就是音视频数据了。因为一个TS包只有188字节，而音视频裸数据可能更大，所以一般一个音视频Packet，需要划分为多个TS包传输。
这种情况下，第一个TS包的TS Header中payload_unit_start_indicator为1，表示是一个音视频Packet的第一个TS包，同属于一个音视频Packet的后续TS包的TS Header中payload_unit_start_indicator就为0了。
payload_unit_start_indicator为1的TS包不仅包含了音视频Packet的第一份数据，还在TS Header后包含了PES Header，主要指定了一个完整音视频Packet的Size、PTS和DTS等信息。

PES Header

下面是PES Header的结构：
PES
前3字节是固定的0x000001开始码，第四字节StreamID表示是音频流（0xC0）还是视频流（0xE0）。第五六两字节PesPacketLength表示一个完整音视频Packet的Size（多个TS包拼接后的完整Packet的Size） + 8（音频）或者13（视频）[因为PesPacketLength还包含了PES Header中PesPacketLength后面的剩余数据，这部分数据在音频流上是8字节（不包含DTS），在视频流上是13字节]。后面的tag还指出了是仅包含PTS（音频流）还是同时包含PTS和DTS（视频流）。最后，5字节表示PTS，5字节表示DTS（视频流）。

PES Header之后就是H264的Annexb NALU或者ADTS AAC了。

AAC Packet

我们看一个AAC Packet的前两个TS包，下面是第一个TS包的TS Header：
TS-Header-AAC-Packet
PID是257，表示音频流；payload_unit_start_indicator为1，表示AAC Packet的首个TS包；adaptation_field_control为3，表示既包含自适应区域，也包含有效载荷，并且指出了自适应区域占1字节，即TS Header + 自适应区域总共占了6字节，那剩下的182字节就是PES Header + ADTS AAC了。

下面是紧接着的PES Header：
AAC-PES-Header
StreamID为0xC0，表示音频流，且仅包含PTS时间戳，完整AAC Packet的size是2795 - 8 = 2787

下面是一个上述AAC Packet的第二个TS包的TS Header：
TS-Header-AAC-Packet-Follow
adaptation_field_control为1，表示仅包含有效载荷（不包含自适应区域）。

H264 Packet

我们看一个H264 Packet的前两个TS包，下面是第一个TS包的TS Header：
TS-Header-AVC-Packet
PID是256，表示视频流；payload_unit_start_indicator为1，表示H264 Packet的首个TS包；adaptation_field_control为3，表示既包含自适应区域，也包含有效载荷，并且指出了自适应区域占7字节，即TS Header + 自适应区域总共占了12字节，那剩下的176字节就是PES Header + Annexb NALU了。

下面是紧接着的PES Header：
AVC-PES-Header
StreamID为0xE0，表示视频流，同时包含PTS和DTS时间戳，PesPacketLength字段为0，表示完整H264 Packet的size已经超出了0xFFFF。

下面是一个上述H264 Packet的第二个TS包的TS Header：
TS-Header-AVC-Packet-Follow
adaptation_field_control为1，表示仅包含有效载荷（不包含自适应区域）。

解封装

解封装时，从payload_unit_start_indicator为1的TS包，到下一个payload_unit_start_indicator为1的前一个TS包，才能拼接成一个完整的AAC Packet或者H264 Packet。

疑问

  1. pts和dts的TimeBase怎么来的？
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