JS操作WebRTC视频流的6个核心步骤

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要操作WebRTC视频流，需获取、处理并展示视频数据。1. 获取视频流使用getUserMedia API请求权限并获取MediaStream对象，赋值给video元素播放；2. 使用RTCPeerConnection建立连接传输音视频流，通过addTrack添加轨道，createOffer和createAnswer交换媒体信息，借助ICE Candidate进行NAT穿透，并通过ontrack监听接收远程流；3. 实时处理视频可用Canvas绘制帧并添加滤镜，或用WebAssembly提升性能，再将处理后的流通过captureStream和replaceTrack发送；4. 优化性能可选择合适编解码器、控制分辨率帧率、使用SVC、优化ICE及利用WebAssembly处理计算任务；5. 解决丢包、延迟和抖动问题，可启用ARQ/FEC、优化网络拓扑、使用Jitter Buffer和QoS技术；6. 录制视频流可用MediaRecorder API捕获MediaStream并保存为文件，结合云存储或自建服务器实现持久化存储。

WebRTC视频流的操作，简单来说，就是获取、处理和展示视频数据。这涉及到浏览器的媒体设备访问、数据传输和实时渲染。下面我们来具体看看怎么搞。

获取视频流，操作视频流，最终展示视频流，这就是WebRTC视频流操作的核心。

如何获取用户的摄像头和麦克风权限？

首先，要用getUserMedia这个API。它会弹出一个权限请求，用户同意后，你就能拿到一个包含了音视频轨道的MediaStream对象。

navigator.mediaDevices.getUserMedia({ video: true, audio: true })
  .then(stream => {
    // 成功获取流
    const video = document.querySelector('video');
    video.srcObject = stream;
    video.play(); // 自动播放
  })
  .catch(error => {
    console.error('获取媒体失败：', error);
  });

这里，video: true和audio: true分别请求了视频和音频权限。如果只需要视频，可以只设置video: true。getUserMedia返回一个Promise，成功时会resolve一个MediaStream对象，失败时会reject一个错误。拿到MediaStream后，把它赋值给元素的srcObject属性，然后调用play()方法开始播放。

当然，权限这东西，用户随时可以关掉，所以最好加上错误处理，友好地告诉用户发生了什么。

如何在WebRTC连接中发送和接收视频流？

WebRTC的核心是RTCPeerConnection，它负责建立点对点连接，传输音视频数据。

1. 创建RTCPeerConnection对象：

   const pc = new RTCPeerConnection();

2. 添加本地流：

   stream.getTracks().forEach(track => pc.addTrack(track, stream));

   遍历MediaStream中的每个MediaStreamTrack（音频或视频轨道），使用addTrack方法添加到RTCPeerConnection中。

3. 创建Offer：

   pc.createOffer()
     .then(offer => pc.setLocalDescription(offer))
     .then(() => {
       // 将offer发送给对方，例如通过WebSocket
       sendOffer(pc.localDescription);
     });

   createOffer方法创建一个SDP（Session Description Protocol）描述，包含了本地的媒体能力信息。setLocalDescription方法设置本地描述。然后，你需要将这个Offer通过信令服务器（例如WebSocket）发送给对方。

4. 接收Offer并创建Answer：

   pc.setRemoteDescription(offer); // 接收到的offer
   pc.createAnswer()
     .then(answer => pc.setLocalDescription(answer))
     .then(() => {
       // 将answer发送给对方
       sendAnswer(pc.localDescription);
     });

   接收到Offer后，使用setRemoteDescription方法设置远端描述。然后，使用createAnswer方法创建一个Answer，也包含本地的媒体能力信息。同样，使用setLocalDescription方法设置本地描述，并将Answer发送给对方。

5. 接收Answer并设置远端描述：

   pc.setRemoteDescription(answer); // 接收到的answer

   接收到Answer后，使用setRemoteDescription方法设置远端描述。

6. 处理ICE Candidate：

   pc.onicecandidate = event => {
     if (event.candidate) {
       // 将candidate发送给对方
       sendCandidate(event.candidate);
     }
   };
   
   // 接收到candidate
   pc.addIceCandidate(candidate);

   ICE（Interactive Connectivity Establishment）Candidate是用于NAT穿透的信息。onicecandidate事件会在找到新的Candidate时触发。你需要将Candidate发送给对方，对方使用addIceCandidate方法添加到RTCPeerConnection中。

7. 监听ontrack事件：

   pc.ontrack = event => {
     const video = document.querySelector('#remoteVideo');
     video.srcObject = event.streams[0];
     video.play();
   };

   当接收到远端的媒体流时，ontrack事件会触发。你可以将接收到的MediaStream对象赋值给元素的srcObject属性，然后开始播放。

这些步骤看起来有点复杂，但它们是WebRTC连接建立和数据传输的核心。信令服务器的选择和实现，以及NAT穿透的策略，都会影响WebRTC连接的成功率和性能。

如何对WebRTC视频流进行实时处理和滤镜添加？

实时处理视频流，可以用Canvas或者WebAssembly。Canvas简单易用，适合简单的滤镜效果。WebAssembly性能更高，适合复杂的图像处理算法。

使用Canvas：

1. 获取视频帧：

   const video = document.querySelector('video');
   const canvas = document.querySelector('canvas');
   const ctx = canvas.getContext('2d');
   
   function drawFrame() {
     ctx.drawImage(video, 0, 0, canvas.width, canvas.height);
     // 在这里添加滤镜效果
     requestAnimationFrame(drawFrame);
   }
   
   video.addEventListener('play', drawFrame);

   使用drawImage方法将视频帧绘制到Canvas上。requestAnimationFrame方法可以确保动画流畅。

2. 添加滤镜效果：

   function drawFrame() {
     ctx.drawImage(video, 0, 0, canvas.width, canvas.height);
   
     // 灰度滤镜
     const imageData = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);
     const data = imageData.data;
     for (let i = 0; i < data.length; i += 4) {
       const gray = (data[i] + data[i + 1] + data[i + 2]) / 3;
       data[i] = gray;
       data[i + 1] = gray;
       data[i + 2] = gray;
     }
     ctx.putImageData(imageData, 0, 0);
   
     requestAnimationFrame(drawFrame);
   }

   使用getImageData方法获取Canvas上的像素数据。然后，遍历像素数据，修改颜色值，实现滤镜效果。最后，使用putImageData方法将修改后的像素数据放回Canvas上。

3. 将Canvas流发送到WebRTC：

   const canvasStream = canvas.captureStream();
   const videoTrack = canvasStream.getVideoTracks()[0];
   const sender = pc.getSenders().find(s => s.track.kind === 'video');
   sender.replaceTrack(videoTrack);

   使用captureStream方法将Canvas转换为MediaStream对象。然后，获取视频轨道，使用replaceTrack方法替换RTCPeerConnection中的视频轨道。

使用WebAssembly实现滤镜，需要先编写WebAssembly代码，编译成.wasm文件。然后在JavaScript中加载.wasm文件，调用其中的函数处理视频帧。这种方式性能更高，但实现起来也更复杂。

如何优化WebRTC视频流的性能和带宽消耗？

WebRTC性能优化是个大课题，影响因素很多。

• 选择合适的编解码器： VP8和VP9是免版税的，H.264兼容性更好。根据实际情况选择。
• 控制分辨率和帧率： 分辨率越高，带宽消耗越大。帧率越高，CPU消耗越大。根据网络状况和设备性能，动态调整分辨率和帧率。
• 使用SVC（Scalable Video Coding）： SVC可以根据网络状况，动态调整视频质量。
• 使用RTP/RTCP： RTP负责传输媒体数据，RTCP负责控制和反馈。
• 优化ICE： 减少ICE连接时间，提高连接成功率。
• 使用WebAssembly： 将计算密集型任务（例如图像处理）放到WebAssembly中执行，可以提高性能。

另外，WebRTC本身也提供了一些API，可以用来控制视频流的质量。例如，RTCRtpSender.getParameters()和RTCRtpSender.setParameters()方法可以用来获取和设置RTP发送器的参数。

如何解决WebRTC视频流中的常见问题，例如丢包、延迟和抖动？

丢包、延迟和抖动是网络传输中常见的问题，WebRTC也无法避免。

• 丢包： WebRTC使用ARQ（Automatic Repeat Request）机制，自动重传丢失的数据包。也可以使用FEC（Forward Error Correction）机制，在发送端添加冗余数据，在接收端恢复丢失的数据包。
• 延迟： 延迟是不可避免的，但可以尽量减少。优化网络拓扑，选择合适的服务器，使用CDN等方式可以降低延迟。
• 抖动： 抖动是指延迟的变化。WebRTC使用Jitter Buffer来平滑抖动。Jitter Buffer会缓存一段时间的数据，然后以恒定的速率播放。

此外，还可以使用QoS（Quality of Service）技术，为WebRTC视频流分配更高的优先级，保证其传输质量。

如何实现WebRTC视频流的录制和存储？

录制WebRTC视频流，可以使用MediaRecorder API。

const video = document.querySelector('video');
const stream = video.srcObject;
const recorder = new MediaRecorder(stream);
const chunks = [];

recorder.ondataavailable = event => {
  chunks.push(event.data);
};

recorder.onstop = () => {
  const blob = new Blob(chunks, { type: 'video/webm' });
  const url = URL.createObjectURL(blob);
  const a = document.createElement('a');
  a.href = url;
  a.download = 'recorded-video.webm';
  a.click();
};

recorder.start();

// 停止录制
recorder.stop();

MediaRecorder API可以将MediaStream对象录制成视频文件。ondataavailable事件会在有新的数据可用时触发。onstop事件会在录制停止时触发。录制完成后，可以将视频文件下载到本地，或者上传到服务器存储。

存储方面，可以选择云存储服务，例如Amazon S3、Google Cloud Storage等。也可以自己搭建存储服务器。

总的来说，WebRTC视频流操作涉及多个环节，需要对WebRTC的原理和API有深入的理解。同时，还需要关注网络状况和设备性能，进行优化和调整。

到这里，我们也就讲完了《JS操作WebRTC视频流的6个核心步骤》的内容了。个人认为，基础知识的学习和巩固，是为了更好的将其运用到项目中，欢迎关注golang学习网公众号，带你了解更多关于WebRTC,视频流的知识点！