各位观众老爷们，大家好！今天咱们来聊聊Web Codecs API这个宝贝，它能让咱们在浏览器里玩转高性能的音视频编码解码，实现各种自定义流媒体的骚操作。准备好了吗？咱们发车啦！
第一站：Web Codecs API 是个啥？
简单来说，Web Codecs API 就是浏览器提供的一套原生的接口，让咱们可以直接访问音视频编解码器。以前咱们想在浏览器里搞点复杂的音视频处理，要么用 JavaScript 模拟，速度慢得像蜗牛爬，要么依赖 Flash 或者其他插件，安全性又是个大问题。现在有了 Web Codecs API，咱们就可以直接调用浏览器底层的高性能编解码器，效率嗖嗖嗖地往上涨。
你可以把它想象成一个工具箱，里面装满了各种音视频处理的工具，比如：
- AudioEncoder/Decoder: 音频编码器/解码器，负责把音频数据从一种格式转换成另一种格式。
- VideoEncoder/Decoder: 视频编码器/解码器，功能和音频类似，只不过处理的是视频数据。
- EncodedAudioChunk/VideoFrame: 编码后的音频/视频数据块，是编码器输出的结果。
- AudioData/VideoFrame: 原始的音频/视频数据，是解码器的输入。
第二站：Web Codecs API 的优势
为啥要用 Web Codecs API 呢？因为它真的太香了！
- 高性能: 直接调用浏览器底层的编解码器，速度比 JavaScript 模拟快 N 倍。
- 低延迟: 减少了中间环节，降低了延迟，对于实时通信和流媒体应用非常重要。
- 可定制性: 提供了丰富的配置选项，可以根据需求调整编码参数，实现自定义的音视频处理。
- 安全性: 没有了插件的束缚，安全性更高，不用担心被恶意代码攻击。
- 标准化: 是 W3C 的标准，各个浏览器都在积极支持，兼容性越来越好。
第三站：Web Codecs API 的基本用法
咱们先来看一个简单的例子，演示如何用 Web Codecs API 解码一段视频：
// 获取视频元素
const videoElement = document.getElementById('myVideo');
// 创建视频解码器
const decoder = new VideoDecoder({
output: (frame) => {
// 将解码后的视频帧渲染到 Canvas 上
const canvas = document.getElementById('myCanvas');
const ctx = canvas.getContext('2d');
ctx.drawImage(frame, 0, 0, canvas.width, canvas.height);
frame.close(); // 释放资源
},
error: (e) => {
console.error('解码出错：', e);
},
});
// 配置解码器
const config = {
codec: 'avc1.42E01E', // 视频编码格式，例如 H.264
codedWidth: 640, // 视频宽度
codedHeight: 480, // 视频高度
description: null, // SPS/PPS 信息，H.264 需要
};
// 初始化解码器
decoder.configure(config);
// 加载视频数据
fetch('myvideo.h264') // 假设视频数据是 H.264 裸流
.then(response => response.arrayBuffer())
.then(buffer => {
// 将视频数据分成一个个的 NAL 单元
const nalUnits = splitNalUnits(new Uint8Array(buffer));
// 循环解码每个 NAL 单元
nalUnits.forEach(nalUnit => {
const chunk = new EncodedVideoChunk({
type: 'key', // 假设都是关键帧，实际需要判断
data: nalUnit,
timestamp: 0, // 时间戳，需要根据实际情况设置
duration: 33, // 帧时长，需要根据实际情况设置
});
decoder.decode(chunk);
});
});
// 分割 NAL 单元的函数（简略实现，实际需要更完善的逻辑）
function splitNalUnits(data) {
const nalUnits = [];
let start = 0;
for (let i = 0; i < data.length - 3; i++) {
if (data[i] === 0 && data[i + 1] === 0 && data[i + 2] === 0 && data[i + 3] === 1) {
if (i > start) {
nalUnits.push(data.slice(start, i));
}
start = i + 4;
}
}
if (start < data.length) {
nalUnits.push(data.slice(start));
}
return nalUnits;
}这段代码做了这些事情：
- 创建 VideoDecoder 对象: 指定了解码后的输出回调函数
output，以及错误处理函数error。 - 配置解码器: 通过
configure方法设置了解码器的参数，包括视频编码格式、宽高等等。这里需要注意，codec参数必须和视频的实际编码格式一致，否则解码会失败。 - 加载视频数据: 从
myvideo.h264文件加载视频数据，这里假设视频数据是 H.264 裸流。 - 分割 NAL 单元: H.264 视频流是由一个个的 NAL 单元组成的，需要将视频数据分割成 NAL 单元。
splitNalUnits函数只是一个简略的实现，实际应用中需要更完善的逻辑来处理各种情况。 - 解码 NAL 单元: 将每个 NAL 单元封装成
EncodedVideoChunk对象，然后调用decoder.decode方法进行解码。
关键点解析：
codec参数: 这个参数非常重要，必须和视频的实际编码格式一致。常见的视频编码格式有avc1.42E01E(H.264 Baseline Profile),avc1.640028(H.264 High Profile),vp8,vp9,av01.0.04M.08(AV1) 等等。EncodedVideoChunk对象: 这个对象代表一个编码后的视频数据块，需要设置type(关键帧还是非关键帧),data(NAL 单元数据),timestamp(时间戳),duration(帧时长) 等属性。frame.close()方法: 解码后的VideoFrame对象会占用内存，使用完毕后必须调用frame.close()方法释放资源，否则会导致内存泄漏。
音频解码的例子：
音频解码的流程和视频解码类似，只不过用的是 AudioDecoder 对象，以及 EncodedAudioChunk 和 AudioData 对象。
// 创建音频解码器
const decoder = new AudioDecoder({
output: (audioData) => {
// 处理解码后的音频数据
console.log('解码后的音频数据：', audioData);
audioData.close(); // 释放资源
},
error: (e) => {
console.error('解码出错：', e);
},
});
// 配置解码器
const config = {
codec: 'opus', // 音频编码格式，例如 Opus
sampleRate: 48000, // 采样率
numberOfChannels: 2, // 声道数
};
// 初始化解码器
decoder.configure(config);
// 加载音频数据
fetch('myaudio.opus') // 假设音频数据是 Opus 裸流
.then(response => response.arrayBuffer())
.then(buffer => {
// 创建 EncodedAudioChunk 对象
const chunk = new EncodedAudioChunk({
type: 'key', // 假设是关键帧，实际需要判断
data: new Uint8Array(buffer),
timestamp: 0, // 时间戳，需要根据实际情况设置
duration: 20, // 音频块时长，需要根据实际情况设置
});
decoder.decode(chunk);
});第四站：Web Codecs API 的高级用法
Web Codecs API 除了基本的编码解码功能，还提供了很多高级的特性，可以用来实现更复杂的音视频处理。
- MediaStreamTrackProcessor/Generator: 这两个接口可以将 MediaStreamTrack (摄像头、麦克风等) 和 Web Codecs API 连接起来，实现实时的音视频编码和解码。
- 可配置的编码参数: 可以根据需求调整编码参数，例如码率、帧率、量化参数等等，以达到最佳的编码效果。
- Worker 支持: 可以在 Worker 线程中进行编码解码，避免阻塞主线程，提高应用的响应速度。
- 硬件加速: Web Codecs API 充分利用硬件加速，例如 GPU，来提高编码解码的效率。
实战演练：用 Web Codecs API 实现一个简单的实时视频通话
咱们来用 Web Codecs API 实现一个简单的实时视频通话，代码有点长，但是别怕，咱们一步一步来。
- 获取摄像头权限:
async function getCameraStream() {
try {
const stream = await navigator.mediaDevices.getUserMedia({ video: true, audio: true });
return stream;
} catch (error) {
console.error('获取摄像头权限失败：', error);
return null;
}
}- 创建编码器和解码器:
let videoEncoder;
let videoDecoder;
async function createCodecs(width, height) {
// 创建视频编码器
videoEncoder = new VideoEncoder({
output: (chunk, metadata) => {
// 将编码后的数据发送给对方
sendEncodedData(chunk.data);
},
error: (e) => {
console.error('编码出错：', e);
},
});
const encoderConfig = {
codec: 'avc1.42E01E', // H.264 Baseline Profile
width: width,
height: height,
bitrate: 1000000, // 1 Mbps
framerate: 30,
};
videoEncoder.configure(encoderConfig);
// 创建视频解码器
videoDecoder = new VideoDecoder({
output: (frame) => {
// 将解码后的视频帧渲染到 Canvas 上
const canvas = document.getElementById('remoteCanvas');
const ctx = canvas.getContext('2d');
ctx.drawImage(frame, 0, 0, canvas.width, canvas.height);
frame.close();
},
error: (e) => {
console.error('解码出错：', e);
},
});
const decoderConfig = {
codec: 'avc1.42E01E',
codedWidth: width,
codedHeight: height,
};
videoDecoder.configure(decoderConfig);
}- 从 MediaStreamTrack 读取视频帧并进行编码:
async function processVideo(stream) {
const videoTrack = stream.getVideoTracks()[0];
const videoSettings = videoTrack.getSettings();
const width = videoSettings.width;
const height = videoSettings.height;
await createCodecs(width, height);
const processor = new MediaStreamTrackProcessor(videoTrack);
const reader = processor.readable.getReader();
while (true) {
try {
const { done, value } = await reader.read();
if (done) {
break;
}
// 将 VideoFrame 对象编码
videoEncoder.encode(value);
value.close(); // 释放资源
} catch (error) {
console.error('读取视频帧出错：', error);
break;
}
}
}- 接收编码后的数据并进行解码:
function receiveEncodedData(data) {
const chunk = new EncodedVideoChunk({
type: 'key', // 假设都是关键帧，实际需要判断
data: data,
timestamp: 0, // 时间戳，需要根据实际情况设置
duration: 33, // 帧时长，需要根据实际情况设置
});
videoDecoder.decode(chunk);
}- 发送编码后的数据 (简略实现):
function sendEncodedData(data) {
// 模拟网络传输，实际需要用 WebSocket 或者其他方式
setTimeout(() => {
receiveEncodedData(data);
}, 10);
}- 启动视频通话:
async function startCall() {
const stream = await getCameraStream();
if (stream) {
const videoElement = document.getElementById('localVideo');
videoElement.srcObject = stream;
await videoElement.play();
processVideo(stream);
}
}
// 页面加载完成后启动视频通话
window.onload = startCall;这段代码实现了一个简单的实时视频通话，包括以下步骤：
- 获取摄像头权限: 使用
navigator.mediaDevices.getUserMedia方法获取摄像头权限。 - 创建编码器和解码器: 创建
VideoEncoder和VideoDecoder对象，并配置相应的参数。 - 从 MediaStreamTrack 读取视频帧并进行编码: 使用
MediaStreamTrackProcessor将MediaStreamTrack转换成ReadableStream，然后从ReadableStream中读取VideoFrame对象，并使用VideoEncoder进行编码。 - 接收编码后的数据并进行解码: 接收到编码后的数据后，将其封装成
EncodedVideoChunk对象，然后使用VideoDecoder进行解码。 - 发送编码后的数据: 这里只是简单地使用
setTimeout模拟网络传输，实际应用中需要使用 WebSocket 或者其他方式将编码后的数据发送给对方。
需要注意的是：
- 这只是一个非常简单的示例，实际应用中需要考虑更多的因素，例如网络状况、丢包重传、拥塞控制等等。
sendEncodedData和receiveEncodedData函数只是简单的模拟，实际需要用 WebSocket 或者 WebRTC 来建立连接和传输数据。- 错误处理、异常情况处理等等都需要完善。
第五站：Web Codecs API 的兼容性
Web Codecs API 还在不断发展中，不同浏览器的支持程度可能有所不同。可以使用 MediaCapabilities API 来检测浏览器是否支持特定的编解码器和配置。
navigator.mediaCapabilities.decodingInfo({
type: 'file',
video: {
contentType: 'video/mp4; codecs="avc1.42E01E"',
width: 640,
height: 480,
bitrate: 1000000,
},
})
.then(result => {
console.log('是否支持 H.264 解码：', result.supported);
console.log('是否平滑解码：', result.smooth);
console.log('是否高效解码：', result.powerEfficient);
});第六站：Web Codecs API 的应用场景
Web Codecs API 的应用场景非常广泛，例如：
- 实时通信: WebRTC 的替代方案，可以实现更灵活的实时音视频通信。
- 流媒体: 自定义流媒体协议，例如 DASH, HLS 等等。
- 视频编辑: 在浏览器中进行视频编辑，例如剪辑、特效、转码等等。
- 游戏: 游戏直播、录制、回放等等。
- AI: 将视频数据输入到 AI 模型中进行分析和处理。
总结：
Web Codecs API 是一个非常强大的工具，可以让我们在浏览器中玩转高性能的音视频编码解码，实现各种自定义流媒体的骚操作。虽然学习曲线有点陡峭，但是一旦掌握了它，你就能打开一个全新的世界。
希望今天的讲座对大家有所帮助！ 咱们下期再见！