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HLSを使って動画をストリーミング配信する

Last updated at Posted at 2021-09-28

3つの映像配信方式

  • ストリーミング
    音声や動画ファイルを細かく分割(セグメント)して配信する仕組みです。
    データを受信しながら再生を行うことができます。
    ファイルを分割して配信しているので、動画の途中部分を開始地点としたデータの受信(再生)もできます。
    受信したデータは視聴者側にファイルとして保存されないことが特徴です。
    YouTubeなどの動画配信や、Spotifyなどの音楽配信もこれに分類されます。

  • プログレッシブダウンロード
    疑似ストリーミングとも呼ばれ、この方式もデータを受信しながら再生を行うことができます。
    ただし、ストリーミングと異なり、動画の途中部分から受信を開始するといったことができません。
    受信したデータはキャッシュファイルとして保存されます。
    <video src="sample.mp4"></video>といった記述では、この方式でデータを受信します。

  • ダウンロード
    前述2つとは異なり、ファイル自体を全て受信してから再生する仕組みです。
    受信したデータは視聴者側にファイルとして保存されます。

HLSって?

  • HTTP Live Streamingの略で、Appleが開発した動画ストリーミングのプロトコルです。
    現在主流な規格のひとつで、HuluやAbemaTV、Tverなどのサービスで使われています。
  • HTTPプロトコルを使用しており、HTTPSによる暗号化にも対応しています。
  • Webサーバがあればストリーミング配信ができるので、ストリーミング専用サーバを立てる必要がありません。
  • アダプティブストリーミング(後述)にも対応しています。
  • SafariとMicrosoft Edgeはネイティブサポートしています。
    その他のモダンブラウザはhls.jsというライブラリを導入することで対応できます。

作業の流れ

  1. HLS用の動画データを生成
  2. hls.jsを使って実装
  3. HTMLファイルと動画ファイルをサーバーにアップロード

実装

HLS用の動画データを生成

FFmpegというツールででHLS用に変換します。

  1. FFmpegのインストール
    HomebrewでFFmpegをインストールします。

    brew install ffmpeg
    
  2. FFmpegを使ってHLS用に動画を変換
    各オプションを設定します。

    ffmpeg -i [変換元のファイル] -c:a [オーディオのエンコード指定] -f [出力ファイルのフォーマット] -hls_playlist_type [ストリーミング設定] -hls_time [分割する秒数] -g [動画のフレーム数] -hls_segment_filename [出力ファイルの名称]
    

    さらにアダプティブストリーミングにも対応させます。
    アダプティブストリーミングとは視聴側の通信環境に応じて、ビットレート(画質)を自動的に変更する仕組みです。
    いくつかのビットレートでHLS動画を用意しておくことで、最適なビットレートでストリーミング配信してくれます。

    ビットレートはFFmpegでの変換時に-b:vオプションで指定できます。
    今回は1Mbpsと10Mbpsの2つのビットレートでHLS動画を生成します。

    // 1Mbpsの動画を生成
    ffmpeg -i sample.mp4 -b:v 1M -c:a copy -f hls -hls_playlist_type vod -hls_time 5 -g 24 -hls_segment_filename "sample-1m%3d.ts" sample-1m.m3u8
    
    // 10Mbpsの動画を生成
    ffmpeg -i sample.mp4 -b:v 10M -c:a copy -f hls -hls_playlist_type vod -hls_time 5 -g 24 -hls_segment_filename "sample-10m%3d.ts" sample-10m.m3u8
    

    コマンドを実行するとインデックスファイル(.m3u8)とメディアセグメントファイル(.ts)が生成されます。
    こちらの2種類のファイルがHLSに必要なデータになります。

  3. すべての動画をまとめたインデックスファイルを作成
    生成した動画をビットレートごとにフォルダにまとめます。

    video
    ├── 10m
    │   ├── sample-10m.m3u8
    │   ├── sample-10m000.ts
    │   ├── sample-10m001.ts
    │   └── ...
    └── 1m
       ├── sample-1m.m3u8
       ├── sample-1m000.ts
       ├── sample-1m001.ts
       └── ...
    

    続いて、各ビットレートへの参照を記述したマスタインデックスファイルmaster.m3u8を作成します。
    master.m3u8の中身は以下になります。

    master.m3u8
    #EXTM3U
    #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=1000000
    1m/sample-1m.m3u8
    #EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=10000000
    10m/sample-10m.m3u8
    

    実際のページでは<video>でマスタインデックスファイルを読み込みます。

hls.jsを使って実装

  1. hls.jsをインストールします。

    npm install hls.js
    
  2. HTMLとJavaScriptでコードを記述します。

    HTML
    <video id="video" controls>
    
    JavaScript
    import Hls from 'hls.js';
    
    const video = document.querySelector('#video');
    const videoSrc = 'video/master.m3u8';
    
    if ( Hls.isSupported() ) {
      const hls = new Hls();
      hls.loadSource(videoSrc);
      hls.attachMedia(video);
    } else if ( video.canPlayType('application/vnd.apple.mpegurl') ) {  // ネイティブサポートブラウザ用
      video.src = videoSrc;
    }
    

HTMLファイルと動画ファイルをサーバーにアップロード

今回はNetlifyにアップロードして確認します。

実装例
https://elated-ritchie-9409d8.netlify.app/

参考URL

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