【音视频】M3U8与HLS详解
M3U8 和 HLS 是音视频流媒体领域中常见的技术，广泛应用于在线视频点播（VOD）和直播（Live）场景。M3U8 是一种基于文本的播放列表文件格式，主要用于描述媒体文件的位置和顺序，而 HLS（HTTP Live Streaming）是一种流媒体传输协议，由 Apple 公司提出。HLS 使用 M3U8 文件来管理和播放流媒体内容，能够适应不同的网络环境，实现高质量、低延迟的流媒体传输。
M3U8详解
M3U8 是什么
M3U8 是一种基于文本的文件格式，用于描述音视频文件的播放列表。它是 M3U 文件的一种扩展，M3U 文件主要用于音频播放列表，而 M3U8 则用于音视频流媒体播放。M3U8 文件使用 UTF-8 编码，通常用于 HTTP Live Streaming (HLS) 协议中，作为媒体分片的索引文件。
M3U8 文件的组成部分
一个典型的 M3U8 文件包含多个标签，每个标签都以井号（#）开头。以下是 M3U8 文件的主要组成部分：
文件头
- #EXTM3U：所有 M3U8 文件的起始标签，表明这是一个 M3U8 文件。
基本标签
- #EXTINF:<duration>,<title>：描述媒体分片的信息。<duration> 是分片的时长（以秒为单位），<title> 是可选的分片标题。
- URL：实际媒体文件的位置，通常紧跟在 #EXTINF 标签之后。
可选标签
- #EXT-X-TARGETDURATION:<seconds>：指定媒体分片的最大时长。
- #EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:<number>：定义播放列表中第一个分片的序列号。
- #EXT-X-VERSION:<number>：指定播放列表文件的协议版本。
- #EXT-X-ALLOW-CACHE:<YES|NO>：指示客户端是否可以缓存播放列表文件。
- #EXT-X-ENDLIST：指示播放列表的结束，常用于点播流。
- #EXT-X-KEY:<attributes>：描述用于解密媒体分片的密钥信息，包含多个属性（如方法、URI 等）。
- #EXT-X-STREAM-INF:<attributes>：用于描述变码率（多码率）流信息，包含分辨率、带宽等属性。
示例 M3U8 文件
#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXTINF:10.0,
http://example.com/segment0.ts
#EXTINF:10.0,
http://example.com/segment1.ts
#EXTINF:10.0,
http://example.com/segment2.ts
#EXT-X-ENDLIST
以上示例展示了一个简单的 M3U8 文件，其中包含版本信息、目标时长、媒体序列号和三个媒体分片。每个分片的时长为 10 秒，URL 指向实际的媒体文件位置。最后，#EXT-X-ENDLIST 标签表示播放列表的结束。
HLS（HTTP Live Streaming）视频封装格式
HLS（HTTP Live Streaming）是由 Apple 公司开发的一种流媒体传输协议，广泛用于直播和点播视频流的传输。HLS 协议将视频文件分割成一系列较小的媒体文件（通常称为分片），通过 HTTP 进行传输，并使用 M3U8 播放列表文件来管理这些分片。
HLS 视频封装格式的主要组成部分
M3U8 播放列表文件
- Master Playlist（主播放列表）：用于描述不同比特率和分辨率的变码率流，每个流有一个相应的 Media Playlist。
- Media Playlist（媒体播放列表）：包含实际的媒体分片的 URL 和相关信息。每个分片的 URL 通常紧跟在 #EXTINF 标签之后。
媒体分片
- .ts 文件（MPEG-TS）：HLS 主要使用 MPEG-TS（MPEG Transport Stream）格式来封装视频和音频数据。每个 .ts 文件是一个视频分片，包含一段视频和音频数据。
- .aac 文件：在某些情况下，音频数据也可以单独存储为 .aac 文件。
示例 HLS 主播放列表文件（Master Playlist）
#EXTM3U
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=1280000,RESOLUTION=640x360
http://example.com/low.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=2560000,RESOLUTION=1280x720
http://example.com/mid.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=5120000,RESOLUTION=1920x1080
http://example.com/high.m3u8
示例 HLS 媒体播放列表文件（Media Playlist）
#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXTINF:10.0,
http://example.com/segment0.ts
#EXTINF:10.0,
http://example.com/segment1.ts
#EXTINF:10.0,
http://example.com/segment2.ts
#EXT-X-ENDLIST
HLS 封装格式的特点
- 分段传输：将视频文件分割成小的分片文件，便于在不稳定的网络环境下进行传输。
- 自适应比特率：支持不同比特率和分辨率的流，客户端可以根据网络状况动态选择合适的流进行播放。
- 基于 HTTP 传输：使用标准的 HTTP 协议进行传输，兼容性强，易于通过 CDN（内容分发网络）进行分发。
M3U8与HLS的关系
M3U8 和 HLS 之间的关系可以简单理解为：M3U8 是 HLS 协议中使用的文件格式，用于描述媒体分片的位置和顺序，而 HLS 是整个流媒体传输协议体系。
简单来说：
- M3U8 = 播放列表文件格式（索引文件）
- HLS = 完整的流媒体传输协议
- 关系：HLS 使用 M3U8 作为其核心组成部分
总结
M3U8 和 HLS 是现代视频流媒体技术的重要组成部分。M3U8 作为播放列表文件格式，提供了媒体分片的索引和管理功能；而 HLS 作为完整的传输协议，实现了自适应码率、分段传输等核心功能。两者结合，使得视频流媒体能够适应不同的网络环境，提供稳定、流畅的播放体验。