HLS playlist典型示例

[时间：2018-06] [状态：Open]
[关键词：流媒体，HLS，m3u8，playlist，variant, alternate]

0 引言

本文主要是对apple官网上的echnical Note TN2288-Example Playlist Files for use with HTTP Live Streaming一文的整理，加上rfc8216 section 8的部分内容。

本文的目标在于整理不同类型的HLS m3u8格式，对其表征的多媒体数据做必要说明。希望读者读完本文能够基本知道目前HLS所支持的m3u8格式。至于对应字段的详细含义，建议参考rfc8216或其他资料。

言归正传，HLS通过一些列小文件来发送音视频等多媒体数据，通常该分片长度为10s。一个索引文件，也称为playlist（中译名为播放列表），通常提供对这一系列分片文件的描述信息，通常使用.m3u8作为其后缀；对于mp3格式的playlist则使用.m3u作为后缀。该索引文件将被客户端获取，客户端解析之后可得到对应的待请求序列的信息。

本文是对我的流媒体协议之H协议LS的扩展，如果你对HLS不了解，建议阅读之。

1 不同HLS playlist示例文件

本文将给出10种不同的playlist，包括内容如下：

• 点播（VOD，Video On Demand）playlist
• Event playlist
• 直播playlist（滑动窗口）
• byte-range playlist
• 包含密钥的playlist
• 内嵌广告的playlist
• master playlist
• 包含alternate media的playlist
• I-frame playlist
• 包含session的master playlist

其中加粗的是我在实际工作中可能遇到比较多的。其他的仅在标准文档中见到。
前三类playlist(VOD/Event/Live)我们可以将之称为basic playlist。master playlist是对basic playlist的描述信息。

2 点播playlist

HLS中点播playlist是静态的文件，生成之后一般不允许修改，server端可以预先生成切片文件。其格式如下：

#EXTM3U
#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:VOD
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-VERSION:3
#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
#EXT-X-ENDLIST

m3u8中支持绝对路径，也支持相对路径（推荐使用，节省带宽资源）；以下格式与上面是等效的

#EXTM3U
#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:VOD
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-VERSION:3
#EXTINF:9.009,
first.ts
#EXTINF:9.009,
second.ts
#EXTINF:3.003,
third.ts
#EXT-X-ENDLIST

点播playlist最典型的特征是：

• playlist中包含#EXT-X-ENDLIST字段
• EXT-X-PLAYLIST-TYPE字段为VOD（可选）

playlist可以使用http，也可以使用https协议。

3 Event playlist

Event playlist特征字段是：EXT-X-PLAYLIST-TYPE字段是EVENT。
在刚启动时，其m3u8内容如下：

#EXTM3U
#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:EVENT
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXTINF:10,
fileSequence0.ts
#EXTINF:10,
fileSequence1.ts
#EXTINF:10,
fileSequence2.ts
#EXTINF:10,
fileSequence3.ts

其中并不包含EXT-X-ENDLIST字段，后续结束是会自动添加。这里EVENT字段含义是可以改动playlist内容，但是只能在m3u8文件末尾添加新的分片信息，不能在文件中间添加任何内容。
当Event playlist结束时，其内容如下：

#EXTM3U
#EXT-X-PLAYLIST-TYPE:EVENT
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXTINF:10,
fileSequence0.ts
#EXTINF:10,
fileSequence1.ts
#EXTINF:10,
fileSequence2.ts
#EXTINF:10,
fileSequence3.ts
...
#EXTINF:10,
fileSequence120.ts
#EXTINF:10,
fileSequence121.ts
#EXT-X-ENDLIST

Event playlist通常用于晚会或体育赛事，用于为用户提供当前时间到开播时间任意点的seek。

4 直播playlist

对于直播playlist，其特征字段就是没有EXT-X-ENDLIST标签，并且不存在EXT-X-PLAYLIST-TYPE标签。
直播playlist是一个典型的滑动窗口，server端会对源格式做实时转码（存在一点延时），并定期清理已发布的分片信息。典型的滑动窗口大小为3-5个分片。其m3u8格式如下：

#EXTM3U
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:1
#EXTINF:10,
fileSequence1.ts
#EXTINF:10,
fileSequence2.ts
#EXTINF:10,
fileSequence3.ts

对于任意一个分片URI被移除该playlist，必须更新EXT-X-MEDIA-SEQUENCE字段（+1即可）。移除URI必须按照顺序，并保证客户端通过滑动窗口拿到连续的分片信息。按照这样更新之后的playlist如下：

#EXTM3U
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:2
#EXTINF:10,
fileSequence2.ts
#EXTINF:10,
fileSequence3.ts
#EXTINF:10,
fileSequence4.ts
#EXTINF:10,

5 带有密钥的playlist

这里的密钥是由EXT-X-KEY字段指定的，其中给出了加密方法，和密钥的存储路径。

#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:7794
#EXT-X-TARGETDURATION:15
#EXT-X-KEY:METHOD=AES-128,URI="https://priv.example.com/key.php?r=52"
#EXTINF:2.833,
http://media.example.com/fileSequence52-A.ts
#EXTINF:15.0,
http://media.example.com/fileSequence52-B.ts
#EXTINF:13.333,
http://media.example.com/fileSequence52-C.ts
#EXT-X-KEY:METHOD=AES-128,URI="https://priv.example.com/key.php?r=53"
#EXTINF:15.0,
http://media.example.com/fileSequence53-A.ts

6 byte-range playlist

该类型playlist主要是使用新的字段
#EXT-X-BYTERANGE: length[@offset]
使用该字段，可以不用在server上存储大量的小文件，而仅通过一个文件，通过偏移量和长度来支持分片。与点播playlist中的m3u8等价的playlist内容如下：

#EXTM3U
#EXT-X-TARGETDURATION:11
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXT-X-VERSION:4

#EXTINF:9.009,
#EXT-X-BYTERANGE:75232@0
media.ts

#EXTINF:9.009,
#EXT-X-BYTERANGE:82112@752321
media.ts

#EXTINF:3.003,
#EXT-X-BYTERANGE:69864
media.ts

注意这里必须指定EXT-X-VERSION字段为4，否则可能低版本HLS协议不支持。

7 内嵌广告的playlist

有时候我们需要在直播或点播中插入广告，广告的编码格式可能跟原来的编码格式不同，为了支持类似场景，HLS提供了EXT-X-DISCONTINUITY字段，用于通知客户端可能存在码流编码格式不连续。其对应的m3u8格式如下：

#EXTM3U
#EXT-X-TARGETDURATION:10
#EXT-X-VERSION:3
#EXT-X-MEDIA-SEQUENCE:0
#EXTINF:10.0,
ad0.ts
#EXTINF:8.0,
ad1.ts
#EXT-X-DISCONTINUITY
#EXTINF:10.0,
movieA.ts
#EXTINF:10.0,
movieB.ts

8 master playlist

master playlist其中并不包含分片有关信息，而是描述了同一个源的不同编码格式，在HLS中称之为variant。master playlist中描述了variant的诸多信息，比如下载带宽、音视频编码信息、视频分辨率等等。典型的示例如下：

#EXTM3U
#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=150000,RESOLUTION=416x234, 
CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2"
http://example.com/low/index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=240000,RESOLUTION=416x234, 
CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2"
http://example.com/lo_mid/index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=640000,RESOLUTION=640x360, 
CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2"
http://example.com/high/index.m3u8
#EXT-X-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=64000,CODECS="mp4a.40.5"
http://example.com/audio/index.m3u8

master playlist中不包含#EXTINF字段。其中描述的每个variant都是一个独立的m3u8文件。

9 包含alternate media的master playlist

alternate media为HLS提供了一种外挂音频、视频、字幕的格式，可以在不改动已生成的HLS分片信息的情况下，为客户端提供新的可选媒体信息。为此，在STREAM-INF添加了AUIOD、VIDEO属性，以实现关联。
该形式的m3u8格式如下：

#EXTM3U

#EXT-X-MEDIA:TYPE=AUDIO,GROUP-ID="bipbop_audio",LANGUAGE="eng",NAME="BipBop Audio 1",AUTOSELECT=YES,DEFAULT=YES
#EXT-X-MEDIA:TYPE=AUDIO,GROUP-ID="bipbop_audio",LANGUAGE="eng",NAME="BipBop Audio 2",AUTOSELECT=NO,DEFAULT=NO,URI="alternate_audio_aac/prog_index.m3u8"

#EXT-X-MEDIA:TYPE=SUBTITLES,GROUP-ID="subs",NAME="English",DEFAULT=YES,AUTOSELECT=YES,FORCED=NO,LANGUAGE="en",CHARACTERISTICS="public.accessibility.transcribes-spoken-dialog, public.accessibility.describes-music-and-sound",URI="subtitles/eng/prog_index.m3u8"

#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=263851,CODECS="mp4a.40.2, avc1.4d400d",RESOLUTION=416x234,AUDIO="bipbop_audio",SUBTITLES="subs"
gear1/prog_index.m3u8

#EXT-X-STREAM-INF:BANDWIDTH=41457,CODECS="mp4a.40.2",AUDIO="bipbop_audio",SUBTITLES="subs"
gear0/prog_index.m3u8

此m3u8中包含2个variants，一个alternate audio以及一个alternate subtitle。它们使用EXT-X-MEDIA中的GROUP-ID字段与EXT-X-STREAM-INF中的AUDIO、VIDEO、SUBTITLES关联在一起。
可以通过alternate media实现多码率、多音频、多字幕、多视角的HLS推流。

10 I-frame playlist

为了实现快播和倒放，通常需要特定的数据以支持类似操作，一种方法就是通过记录I帧位置来实现。HLS为了支持此功能，提供了EXT-X-I-FRAMES-ONLY和EXT-X-I-FRAME-STREAM-INF字段。后者需要放到master playlist中即可，其示例如下:

#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:4
#EXT-X-I-FRAME-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=80000,CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2", 
URI="lo/iframes.m3u8"
#EXT-X-I-FRAME-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=200000,CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2", 
URI="mid/iframes.m3u8"
#EXT-X-I-FRAME-STREAM-INF:PROGRAM-ID=1,BANDWIDTH=380000,CODECS="avc1.42e00a,mp4a.40.2", 
URI="hi/iframes.m3u8"

EXT-X-I-FRAMES-ONLY字段是放在对应I-Frame的playlist中的，典型用法如下：

#EXTM3U
#EXT-X-VERSION:4
#EXT-X-I-FRAMES-ONLY

...

#EXTINF:4.12,
#EXT-X-BYTERANGE:9400@376
segment1.ts
#EXTINF:3.56,
#EXT-X-BYTERANGE:7144@47000
segment1.ts

#EXTINF:3.82,
#EXT-X-BYTERANGE:10340@1880
segment2.ts

该文件间接给出了I帧所在位置的偏移量及其长度。

11 包含session的master playlist

session用于在playlist中传输任意服务器端自定义的数据，其对应字段如下：

#EXT-X-SESSION-DATA:DATA-ID="com.example.lyrics",URI="lyrics.json"
#EXT-X-SESSION-DATA:DATA-ID="com.example.title",LANGUAGE="en", 
VALUE="This is an example"
#EXT-X-SESSION-DATA:DATA-ID="com.example.title",LANGUAGE="es", 
VALUE="Este es un ejemplo"

12 小结

本文简要整理了HLS不同类型的playlist及其对应的关键字，可以根据不同的关键字区分不同的playlist类型。理清这些类型之后，对于熟悉HLS解析会有较大帮助。仅供参考。

更详细内容建议参考rfc8216。

参考资料

1. rfc8216: HTTP Live Streaming
2. Technical Note TN2288: Example Playlist Files for use with HTTP Live Streaming