树莓派使用 HLS 实现视频流直播

说明

这次介绍一下基于上一篇文章“树莓派编译安装 FFmpeg ”的应用，即 HLS 视频流直播。原理是 FFmpeg 将 USB 摄像头的原始视频流压缩为 H.264 视频流，然后使用 FFmpeg 的 hls 切片工具将视频流分为 n 个切片和 1 个 m3u8 文件，具体原理可以看这篇文章。

准备工作

树莓派一个（1 至 3 代都可以）
USB摄像头一个
已连接到网络

步骤

将树莓派接上 USB 摄像头，lsusb 命令可以查看摄像头型号等信息，同时 /dev 目录下会多出来一个 video0 设备。在树莓派中安装 Web 服务器，考虑到树莓派的性能，此次选用 nginx 。

sudo apt-get update
sudo apt-get install nginx

默认 nginx 的网站根目录是在 /var/www/html ，为了方便，我们可以把根目录改为 /var/www ，修改 /etc/nginx/sites-available 的 default 文件，将 root /var/www/html; 修改为 root /var/www; ，然后进入 /var/www 目录，将 html 文件夹内的 index.nginx-debian.html 移到此目录，然后重启 nginx 服务。

cd /var/www;
sudo mv html/index.nginx-debian.html index.html
sudo rm -r html
sudo service nginx restart

HLS 不断将视频切片，循环写入设定的 n 个文件，长时间的反复写入可能会造成 SD 卡损坏，因此最好划分一个 16M 的内存空间用于存放切片文件。在 /var/www 目录下创建 hls 文件夹，修改 /etc/fstab 文件，添加一项内容如下：

tmpfs    /var/www/hls    tmpfs    defaults,size=16M    0    0

重启树莓派，输入 df -h 命令后可以看到已经如下所示，说明挂载 tmpfs 到 /var/www/hls 成功。

tmpfs            16M     0   16M   0% /var/www/hls

在当前目录即 /home/pi 创建 hls.sh 文件，写入以下内容，其中 -r 10 代表帧率为 10 ，-s 640x480 代表分辨率，-b:v 300k 代表视频码率，c:v h264_omx 代表使用树莓派的 omx 硬件编码器，-segment_time 2 代表每个切片 2 秒，-segment_wrap 3 代表切片数量为 3 ，-segment_list_size 3 代表缓冲文件数量为 3 ，最后将切片的文件放到 /var/www/hls 目录并生成 stream.m3u8 。

ffmpeg -f v4l2 -r 10 -s 640x480 -i /dev/video0 -b:v 300k -c:v h264_omx -an -f segment -segment_time 2 -segment_wrap 3 -segment_list_size 3 -segment_list "/var/www/hls/stream.m3u8" "/var/www/hls/stream%03d.ts"

执行 hls.sh

chmod +x hls.sh
./hls.sh

使用支持 html5 的浏览器就可以看到视频流的内容，链接为：树莓派IP/hls/stream.m3u8

总结

使用树莓派的硬件编码器的效果很明显，基本不占用 CPU 的使用率。而此次使用的 HLS 是目前 html5 中能直接使用的直播视频流协议，优点是穿透性好，有网络的情况下都可以使用，而缺点很明显，视频的延时是很大的，按上文的设置也有至少 6s 的延时。期待更加好用的 WebRTC 协议能尽快普及。