FFmpeg入门详解之105：m3u8文件格式详解

简介

    M3U8 是 Unicode 版本的 M3U，用 UTF-8 编码。"M3U" 和 "M3U8" 文件都是苹果公司使用的 HTTP Live Streaming（HLS） 协议格式的基础，这种协议格式可以在 iPhone 和 Macbook 等设备播放。

    上述文字定义来自于维基百科。可以看到，m3u8 文件其实是 HTTP Live Streaming（缩写为 HLS） 协议的部分内容，而 HLS 是一个由苹果公司提出的基于 HTTP 的流媒体网络传输协议。

    HLS 的工作原理是把整个流分成一个个小的基于 HTTP 的文件来下载，每次只下载一些。当媒体流正在播放时，客户端可以选择从许多不同的备用源中以不同的速率下载同样的资源，允许流媒体会话适应不同的数据速率。在开始一个流媒体会话时，客户端会下载一个包含元数据的 extended M3U (m3u8) playlist文件，用于寻找可用的媒体流。

    HLS 只请求基本的 HTTP 报文，与实时传输协议（RTP）不同，HLS 可以穿过任何允许 HTTP 数据通过的防火墙或者代理服务器。它也很容易使用内容分发网络来传输媒体流。

    简而言之，HLS 是新一代流媒体传输协议，其基本实现原理为将一个大的媒体文件进行分片，将该分片文件资源路径记录于 m3u8 文件（即 playlist）内，其中附带一些额外描述（比如该资源的多带宽信息···）用于提供给客户端。客户端依据该 m3u8 文件即可获取对应的媒体资源，进行播放。

因此，客户端获取 HLS 流文件，主要就是对 m3u8 文件进行解析操作。

那么，下面就简单介绍下 m3u8 文件。

M3U8 文件简介

    m3u8 文件实质是一个播放列表（playlist），其可能是一个媒体播放列表（Media Playlist），或者是一个主列表（Master Playlist）。但无论是哪种播放列表，其内部文字使用的都是 utf-8 编码。

    当 m3u8 文件作为媒体播放列表（Meida Playlist）时，其内部信息记录的是一系列媒体片段资源，顺序播放该片段资源，即可完整展示多媒体资源。其格式如下所示：

#EXTM3U
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXTINF:9.009,
http://media.example.com/first.ts
#EXTINF:9.009,
http://media.example.com/second.ts
#EXTINF:3.003,
http://media.example.com/third.ts

    对于点播来说，客户端只需按顺序下载上述片段资源，依次进行播放即可。而对于直播来说，客户端需要 定时重新请求 该 m3u8 文件，看下是否有新的片段数据需要进行下载并播放。

    当 m3u8 作为主播放列表（Master Playlist）时，其内部提供的是同一份媒体资源的多份流列表资源（Variant Stream）。其格式如下所示：

#EXTM3U
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=150000,RESOLUTION=416x234,CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2"
http://example.com/low/index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=240000,RESOLUTION=416x234,CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2"
http://example.com/lo_mid/index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=440000,RESOLUTION=416x234,CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2"
http://example.com/hi_mid/index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=640000,RESOLUTION=640x360,CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2"
http://example.com/high/index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=64000,CODECS="mp4a.40.5"
http://example.com/audio/index.m3u8

    该备用流资源指定了多种不同码率，不同格式的媒体播放列表，并且，该备用流资源也可同时提供不同版本的资源内容，比如不同语言的音频文件，不同角度拍摄的视屏文件等等。客户可以根据不同的网络状态选取合适码流的资源，并且最好根据用户喜好选择合适的资源内容。

更多详细内容，可查看：

Creating a Master Playlist

Adding Alternate Media to a Playlist

以上，就是 m3u8 文件的大概内容。下面，我们就对 m3u8 内容格式进行讲解。

m3u8 文件格式简解

m3u8 的文件格式主要包含三方面内容：

文件播放列表格式定义：播放列表（Playlist，也即 m3u8 文件） 内容需严格满足规范定义所提要求。下面罗列一些主要遵循的条件：

m3u8 文件必须以 utf-8 进行编码，不能使用 Byte Order Mark（BOM）字节序， 不能包含 utf-8 控制字符（U+0000 ~ U_001F 和 U+007F ~ u+009F）。

m3u8 文件的每一行要么是一个 URI，要么是空行，要么就是以 # 开头的字符串。不能出现空白字符，除了显示声明的元素。

m3u8 文件中以 # 开头的字符串要么是注释，要么就是标签。标签以 #EXT 开头，大小写敏感。

属性列表（Attribute Lists）：某些特定的标签的值为属性列表。标签后面的属性列表以 逗号 作为分隔符，分离出多组不带空格的 属性/值 对。

属性/值 对的语法格式如下：

AttributeName=AttributeValue

其中：

属性AttributeName是由 [A..Z],[0..9] 和 - 组成的不带引号的字符串。因此，属性AttributeName只能使用大写字母，不能使用小写字母，并且AttributeName和=中间不能有空格，同理，=和AttributeValue之间也不能有空格。

值AttributeValue的只能取以下类型：

十进制整型（decimal-interger）：由 [0..9] 之间组成的十进制不带引号的字符串，范围为  ~ （18446744073709551615），字符长度为 1 ~ 20 之间。

十六进制序列：由 [0..9] 和 [A..F] 且前缀为 0x 或 0X 组合成的不带引号的字符串。其序列的最大长度取决于他的属性名AttributeNames。

带符号十进制浮点型（signed-decimal-floating-point）：由 [0..9]，-和.组合成的不带引号的字符串。

字符串（quoted-string）：由双引号包裹表示的字符串。其中，0xA，0xD 和 双引号"不能出现在该字符串中。该字符串区分大小写。

可枚举字符串（enumerated-string）：由AttributeName显示定义的一系列不带引号的字符串。该字符串不能包含双引号"，逗号,和空白字符。

decimal-resolution：由字符x进行隔离的两个十进制整型数。第一个整型表示水平宽度大小，第二个整型数表示垂直方向高度大小（单位：像素）。

标签：标签用于指定 m3u8 文件的全局参数或在其后面的切片文件/媒体播放列表的一些信息。

标签的类型可分为五种类型：基础标签（Basic Tags），媒体片段类型标签（Media Segment Tags），媒体播放列表类型标签，主播放列表类型标签 和 播放列表类型标签。其具体内容如下所示：

基础标签（Basic Tags）：可同时适用于媒体播放列表（Media Playlist）和主播放列表（Master Playlist）。具体标签如下：

EXTM3U：表明该文件是一个 m3u8 文件。每个 M3U 文件必须将该标签放置在第一行。

EXT-X-VERSION：表示 HLS 的协议版本号，该标签与流媒体的兼容性相关。该标签为全局作用域，使能整个 m3u8 文件；每个 m3u8 文件内最多只能出现一个该标签定义。如果 m3u8 文件不包含该标签，则默认为协议的第一个版本。

媒体片段类型标签（Media Segment Tags）：每个切片 URI 前面都有一系列媒体片段标签对其进行描述。有些片段标签只对其后切片资源有效；有些片段标签对其后所有切片都有效，直到后续遇到另一个该标签描述。媒体片段类型标签不能出现在主播放列表（Master Playlist）中。具体标签如下：

EXTINF：表示其后 URL 指定的媒体片段时长（单位为秒）。每个 URL 媒体片段之前必须指定该标签。该标签的使用格式为：

#EXTINF:,[