随时收听、更省流量，用 HLS 搭建私有音乐电台
2024-2-22 15:0:0 Author: sspai.com(查看原文) 阅读量:18 收藏

在各种云音乐大行其道、本地音乐日渐消亡的今天，用户似乎不再像以前一样，可以完整地拥有曲目的播放权，以至于有时你似乎只能接受各种云音乐的安排，这既有当下现实盈利模式的无奈也有大众版权意识的提高，但对于那一部分想拥有自由播放权的人来说，以自己的方式播放音乐始终是一个绕不开的课题，虽然自由的成本它总是高昂。

总的来看，它最好能支持以下这些特性：

  • 不需要第三方客户端 / 插件，即可对流媒体进行解码、播放
  • 节约流量：只加载当前需要的部分，而不是把所有内容都预加载到本地
  • 能与本地 PC 音乐播放器的播放列表进行同步，这样我只需要维护一份歌曲列表

经过一番搜索和查找，我决定试一试由 Apple 在 2009 年提出的 HLS 流媒体协议，这和我在用的 iPhone 和 iPad 设备应该会比较配。

HLS

全称 HTTP Live Streaming，是众多流媒体传输协议中的一种，基本原理是通过播放列表 + 媒体片段的模式对流媒体进行切分，通过 HTTP 协议由客户端一点点地下载，可实现流媒体的点播和直播。

以一段 60s 的短视频为例，如果我们以 HLS 的形式发布它，可以把这段 60s 的视频切分为 6 个 10 秒的无间隔小片段 .ts，这 6 个片段信息会被记录在媒体列表 .m3u8 文件中，终端通过 URL 先读取播放列表 .m3u8，按播放列表的顺序预加载这些片段 .ts 并播放，给用户的感觉就像是一段连续而完整的视频，但实际上这是由 6 个片段按顺序组合而成的流媒体。

利用 HLS 协议的分片特性，可以做到仅加载一部分片段而非整个媒体文件的效果，节省流量和带宽消耗，另因该协议最早由 Apple 发起推动，在 Apple 一众设备上均有系统级的原生支持，不需要额外安装第三方插件/App 即可解码播放，完美解决了我的前两个需求。

至于第三个需求，情况则要复杂一些：我主力使用 Windows 系统，自带 Windows Media Player 播放器「简称 WMP」，Apple 官方提供的 HLS 流媒体制作工具只适用于自家 macOS 系统，要准备 HLS 流媒体需要使用第三方工具来完成，比如大名鼎鼎的 FFmpeg，它支持输出 HLS 标准的流媒体格式，但喂给它的原始媒体需要用户自己准备，好在 FFmpeg 还支持通过简单列表的方式，可以将多个音乐文件合并为一个，即可以用脚本把 WMP 播放列表转换为 FFmpeg 支持的格式，FFmpeg 将整个播放列表涉及的曲目合并为一个媒体文件，再启动负责 HLS 串流的 FFmpeg 进程循环读取这一个文件即可。

让我们来大致梳理一下整个流程：

  • wpl 播放列表 -> PowerShell 脚本 ->  给 FFmpeg 的列表 -> FFmpeg 打包 ->  音乐合集
  • 音乐合集 -> FFmpeg 串流 -> HLS 流媒体 -> HTTP 服务器
  • HTTP 服务器 -> 终端播放

准备

Windows Media Player 播放列表 .wpl

<?wpl version="1.0"?>
<smil>
    <head>
        <meta name="Generator" content="Microsoft Windows Media Player -- 12.0.17763.1821"/>
        <meta name="ItemCount" content="0"/>
        <meta name="IsFavorite"/>
        <meta name="ContentPartnerListID"/>
        <meta name="ContentPartnerNameType"/>
        <meta name="ContentPartnerName"/>
        <meta name="Subtitle"/>
        <author/>
        <title>sax</title>
    </head>
    <body>
        <seq>
            <media src="..\Sax\Sentimental.mp3" tid="{2145ECDB...}"/>
            <media src="..\Sax\Silhouette.mp3" tid="{5FE8D8A1...}"/>
            <media src="..\Sax\Songbird.mp3" tid="{EEA17777...}"/>
            <media src="..\Sax\Spring Breeze.mp3" tid="{708DFC49...}"/>
            <media src="..\Sax\The Look Of Love.mp3" tid="{C49AB7BB...}"/>
            <media src="..\Sax\The Moment.mp3" tid="{917AF6EB...}"/>
......

FFmpeg 打包列表 .txt

file 'D:\music\Sax\Sentimental.mp3'
file 'D:\music\Sax\Silhouette.mp3'
file 'D:\music\Sax\Songbird.mp3'

如果 wpl 播放列表有更新，根据前述流程，直接调用脚本读取并重新制作一个最新的媒体文件

# PowerShell

$music_folder = 'D:\music'
$source_list  = 'D:\music\playlists\sax.wpl'
$playlist_for_ffmpeg = 'D:\music\playlists\plfff\sax.txt'
$music_hls = 'D:\music\hls\sax_bundle.mp3'

# Playlist Transform
[xml]$wpl = Get-Content -Encoding utf8 $source_list
$wpl.smil.body.seq.media | ForEach-Object {$src = $_.src -replace"\.\.","file '$music_folder"
    $pl = $src -replace "mp3", "mp3'"
    $pl | Out-File -Append $playlist_for_ffmpeg
}
# Powershell Version < 7.2
.\dos2unix.exe $playlist_for_ffmpeg $playlist_for_ffmpeg
# Combine
.\ffmpeg.exe -f concat -safe 0 -i $playlist_for_ffmpeg -c copy $music_hls

注意

  • 如果你的音频文件不是 MP3 格式，而是其它什么格式，需要修改一下上面这个脚本
  • 因为 Powershell 5.1 版本的问题，我无法直接在 Out-File 输出时直接把文本转为 FFmpeg 需要的 UTF8NoBom 字符编码，转由 dos2unix.exe 代劳。自 Powershell 7.2 版本后已解决此问题，通过 Encoding 参数
...
    $pl = $src -replace "mp3", "mp3'"
    $playlist | Out-File -Encoding utf8NoBOM -Append $playlist_for_ffmpeg
}
.\ffmpeg.exe -f concat -safe 0 -i $playlist_for_ffmpeg -c copy $music_hls

串流

# CMD

set music_hls=D:\music\hls\sax_bundle.mp3
set www_hls=E:\hls\sax.m3u8
ffmpeg -stream_loop -1 -re -i %music_hls% -codec copy -hls_time 10 -hls_list_size 3 -hls_flags delete_segments %www_hls%
参数含义备注
-stream_loop -1开启循环播放 
-re正常播放速度 
-i流媒体源 
-codec copy只拷贝不转码节省 CPU 资源
-hls_time 10每个分片大小，10 秒默认 10 秒
-hls_list_size 3播放列表内片段数3 个 ts 分片
-hls_flags delete_segments自动清理旧分片 
www_hls播放列表名称分片的前缀
-v quiet静默模式可选

FFmpeg 在运行过程中会动态地创建、删除 ts 媒体片段并更新 m3u8 播放列表，考虑到长时间这么干这可能不利于硬盘寿命，这里再加一个 RAMDisk 虚拟磁盘服务，它可以将一部分运行内存映射为支持文件系统的基本磁盘，把 FFmpeg 生成的这部分动态文件放在运存。

RAMDisk 配置、效果
FFmpeg 运行中

现在，流媒体内容已经有了，还需要一个 Web 中间件提供 HTTP 下载服务，我想起了用于创建个人网盘的 dufs 程序，这是一个轻量级 Web 服务器，可以方便地把整个文件夹映射出去。

# CMD

dufs.exe E:\hls\ -b 0.0.0.0 -p 8081
Listening on:
  http://127.0.0.1:8081/
  http://192.168.1.6:8081/
  http://192.168.29.1:8081/
  http://192.168.244.1:8081/

试播

启动内网穿透，启动 Safari，输入 dufs 列出的地址，点击 sax.m3u8，熟悉的声音从扬声器响起，HLS 媒体流没有问题，它可以。

从 dufs 的输出可以直观地理解 HLS 是如何工作的

2024-02-08T19:50:09+08:00 INFO - 192.168.1.10 "GET /" 200
2024-02-08T19:50:33+08:00 INFO - 192.168.1.10 "GET /sax.m3u8" 200
2024-02-08T19:50:33+08:00 INFO - 192.168.1.10 "GET /sax1.ts" 200
2024-02-08T19:50:33+08:00 INFO - 192.168.1.10 "GET /sax2.ts" 200
2024-02-08T19:50:33+08:00 INFO - 192.168.1.10 "GET /sax3.ts" 200
2024-02-08T19:50:43+08:00 INFO - 192.168.1.10 "GET /sax.m3u8" 200
2024-02-08T19:50:43+08:00 INFO - 192.168.1.10 "GET /sax4.ts" 200
2024-02-08T19:50:53+08:00 INFO - 192.168.1.10 "GET /sax.m3u8" 200
2024-02-08T19:50:53+08:00 INFO - 192.168.1.10 "GET /sax5.ts" 200

按照 Apple 的介绍，每次下载多少分片、怎么播放，均由 Safari 的算法决定（黑盒），用户目前能控制的是：

  • 定义流媒体类型「直播 or 点播」
  • 每个片段的长度
  • m3u8 列表内至多存放几个片段

因为我多数使用场景是在通勤的途中，我会侧重于如何节约流量，这其中：Safari 在点播和直播的下载策略完全不同，Safari 会把点播的内容全部预加载「不能省」，遇到直播则是追着下「能省」，m3u8 列表有更新就下载分片，但点播的好处在于：你可以自由地拖进度条，直播则似乎需要更多的设计和调整才能做到，也可能完全不行「目前」。

那么事情到这里算结束了吗？答案是：并没有

原因在于，这界面实在是有点丑，我只愿称它为 My Broadcast 0.1，它应该可以套个更好的壳，有标题，有说明，能同时展示多个播放列表那种。

<html>
<head>
<title>My Radio Stream</title>
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1" />
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html;charset=UTF-8" />

<style>
@media (prefers-color-scheme: dark) {
    body {
        background-color: black;
        color: white;
    }
}
main {
    width: auto;
    font-family: "MicrosoftYaHei";
}
section {padding: 0.5em;}
h1 {
    padding-top: 0.5em;
    text-align: center;
}
audio {width: 70%;}
</style>
</head>

<body>
    <main>
        <h1>My Broadcast</h1>
        <section>
            <h2>Playlist - Sax</h2>
            <audio controls>
              <source src="http://192.168.1.6:8081/hls/sax.m3u8" type="audio/mpeg">
              Your browser does not support the audio element.
            </audio>
      <h2>Playlist - Disco</h2>
            <audio controls>
              <source src="http://192.168.1.6:8081/hls/disco.m3u8" type="audio/mpeg">
              Your browser does not support the audio element.
            </audio>
            <h2>VOA English Global Format: international</h2>
            <audio controls>
              <source src="https://voa-ingest.akamaized.net/hls/live/2035200/161_352R/playlist.m3u8" type="audio/mpeg">
              Your browser does not support the audio element.
            </audio>
        </section>
    </main>
</body>
</html>

把其它来源的 HLS 串流整合进来，一起来看看效果

现在是不是好多了

经测试，这个电台服务效果还是很不错的，整套方案已尽可能将性能需求压至最低，这样的好处是你可以把它跑在一些低功耗平台中，就算日夜运行，也不至于电费大幅上涨。

最后，祝大家在新的一年，都能依自己的心意，听歌，听好歌。

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