Vue3+Node中使用webrtc推流至mediamtx

前言

项目的 Web 端是 Vue3 框架，后端是 GO 框架。需要实现将客户端的本地摄像头媒体流推送至服务端，而我自己从未有媒体流相关经验，最初 leader 让我尝试通过 RTSP 协议推拉流，我的思路就局限在了 RTSP 方向。

最初使用的服务端流媒体处理服务器是RTSPToWeb

GitHub - deepch/RTSPtoWeb：RTSP 流到 WebBrowser

RTSPtoWeb 可以将RTSP 流转换为可在 Web 浏览器中使用的格式，如 MSE（媒体源扩展）、WebRTC 或 HLS。

我打算在 Web 端将本地摄像头数据流以RTSP协议发送至服务端，通过RTSPtoWeb处理为Web可以使用的格式。客户端的推流软件我选择FFmpeg，我找到了可以在Vue中使用FFmpeg的方法：

FFmpeg——在Vue项目中使用FFmpeg（安装、配置、使用、SharedArrayBuffer、跨域隔离、避坑…）_vue ffmpeg-CSDN博客

在浏览器中我们是无法直接使用 FFmpeg 软件的，但好在有个东西叫FFmpeg.wasm，它可以让 FFmpeg 的功能在浏览器中使用。我们在 Vue 项目中使用 FFmpeg.wasm来代替手动输入命令行操作的 FFmpeg 软件。FFmpeg.wasm 是 FFmpeg 的纯 WebAssembly 接口，可以在浏览器内录制音频和视频，并进行转换和流式传输。但后面实际操作我发现，现在FFmpeg.wasm在0.12.0版本之后不再支持 NodeJS

FAQ | ffmpeg.wasm (ffmpegwasm.netlify.app)

但使用 FFmpeg.wasm 旧版本时我遇到好多报错。。。我第一次写前端能力属实不足，最后选择放弃了这条思路。。。有能力或者使用的不是 NodeJS 的小伙伴可以用 FFmpeg.wasm 在 Web 推流，很方便好用。

后面我又有一个歪点子，用 GO 编写从命令行端操作 FFmpeg 推拉流 API ，再打包为 exe 可执行文件，运行在客户端。但在小组开会后，这个方案被毙了。。。因为没有考虑客户需求，首先客户在 PC 端访问我们的 Web ，不仅需要下载 FFmpeg ，现在还得多下载一个 exe 文件；其次是考虑客户要在移动端使用。第一次实习，第一次做客户项目，考虑的没有很全面。

后面我发现为什么不直接用WebRTC呢？这可是专门用来解决Web媒体流的好东西！！！

于是我更改了方案，将mediamtx作为新的服务器，

GitHub - bluenviron/mediamtx: Ready-to-use SRT / WebRTC / RTSP / RTMP / LL-HLS media server and media proxy that allows to read, publish, proxy, record and playback video and audio streams.

mediamtx支持多种协议，可以解决很多需求，强推！！！

WebRTC简介

搞懂WebRTC ，看这一篇就够了-CSDN博客

WebRTC提供了基础的前端功能实现，仅仅通过JavaScript，Web端即可实现点对点的视频流、音频流或者其他数据的传输，所用到的知识点如下：

WHIP /WHEP 协议

WTN普及（一）WHIP/WHEP标准信令 - 知乎 (zhihu.com)

WebRTC（WebRTC-HTTP Ingestion Protocol）通过 WHIP 协议将音视频流从客户端传输到服务器。WHEP（WebRTC-HTTPEgressProtocol）允许基于浏览器的流媒体内容的低延迟观看。

WHIP /WHEP 不仅仅可以用作流媒体的传输。在未建立 WebRTC 之前，通讯双方需要商议彼此的媒体协议，也可能无法访问彼此的 IP，故我们需要信令服务器传递双方的 SDP 和 candidates 信息，而俩个协议在 WebRTC 之上增加了一个简单的信令层解决了这个问题，我们可以通过 WebStock 或者 http 向信令层发送信息。

SDP 协议

WebRTC通话原理（SDP、STUN、 TURN、信令服务器）_webrtc stun服务器-CSDN博客

通信双方需要发送媒体流，而视频和音频都涉及到编码格式，故双方需要先协商统一编码格式，保证媒体流顺利发送。

SDP（Session Description Protocol）是一种用于描述多媒体会话的格式。它包含了会话的媒体类型、格式、传输协议和网络信息等。SDP 在 WebRTC 中用于协商音视频通话的各种参数，确保两个端点可以兼容并顺利进行通信。

NAT 穿透

NAT（Network Address Translation，网络地址交换）主要解决 IPv4 地址不够用和安全问题。通过多台主机共用一个公网 IP 地址来减缓 IPv4 地址不够用的问题。使用 NAT 后，主机隐藏在内网，这样黑客很难访问到内网主机，从而达到保护内网主机的目的。NAT 其实就是一种地址映射技术，它在内网地址与外网地址之间建立了映射关系。

通讯双方不在一个局域网内，则无法访问直接彼此的 IP，故需要 NAT 将双方的内网 IP 转换为公网 IP，以便于双方可以互相访问。为实现穿透，我们需要用到 ICE（Interactive Connectivity Establishment，交互式连接创建）建立双方的网络连接。

ICE

WebRTC技术文档 – 5.ICE（笔记）_webrtc ice-CSDN博客

ICE 是一种基于 offer/answer 模式解决 NAT 穿越的协议集合。它结合STUN和TURN协议，使客户端无需考虑网络位置和NAT类型即可动态发现最优传输路径。

实现的具体过程为：收集网络信息 Candidate、交换 Candidate、按优先级尝试连接。Candidate指可连接的候选者。每个候选者是包含address（IP地址）、port（端口号）、protocol（传输协议）、CandidateType（Candidate类型）、ufrag（用户名）等内容的信息集。WebRTC将Candidate分为host、srflx、prflx和relay四类，优先级依次由高到低。

STUN / TRUN

WebRTC学习之路—TURN/STUN服务原理及搭建_webrtc 客户端建立连接 stun-CSDN博客

ICE 使用 STUN Binding Request 和 Response，来获取公网映射地址和进行连通性检查。客户端向 STUN 服务器发送请求，STUN 服务器返回其看到的客户端的公共地址和端口。这样，客户就可以告诉其他对等方（Peer）自己的公共地址，以便建立直接连接。
ICE 使用 TURN 协议作为 STUN 的辅助，在点对点穿越失败的情况下，借助于 TURN 服务的转发功能，来实现互通。客户端首先尝试使用 STUN 获取公共地址。如果双方无法通过公共地址直接连接，客户端可以将媒体发送到 TURN 服务器，由 TURN 服务器转发到对等方。这种方式虽然增加了延迟，但可以保证连接的建立。

WebRTC 流程图

WebRTC的建立如下图：

在下面代码中，Web端（client）与远端（mediamtx 服务器）通过HTTP 请求进行交互实现信令。

具体实现

安装运行mediamtx

mediamtx 我们只需要直接下载独立二进制文件运行即可。

下载地址：Releases · bluenviron/mediamtx (github.com)

windows 系统下载圈出来的即可，解压后里面有一个 exe 文件，打开即可

通过WebRTC发送媒体流的示例网址

注意：以下项目和mediamtx 都运行在一个 PC 上

mediamtx提供了一个发送媒体流的示例网址的源代码：

mediamtx/internal/servers/webrtc/publish_index.html at main · bluenviron/mediamtx · GitHub

URL：localhost:8889/1/publish

其中1代表的是路径，也是后面查询媒体流和保存媒体流的路径，示例页面如下：

我们看到video device为OBS，数据流的默认选项是OBS虚拟摄像头，当有外部设备接入，如USB摄像头，会默认选择为 USB 摄像头设备。video device 还可选择 screen ，即本地屏幕推流。

其他的选项依次是视频的编码、波特率、帧率、分辨率和音频的设备、编码、波特率、优化

我接入设备后，选项都是默认的 publish 画面如下：

mediamtx 的info信息为：

WebRTC 创建新的 session

对等连接（peer connection）成功建立；本地（Web）候选地址和远端（mediamtx）候选地址

[path 1] 代表录制的路径，这里会录制是因为我在mediamtx.yaml 文件中配置了录制，其他配置还要保存路径、格式、最大录制时间、录制片段时间和自动删除时间

正在录制音视频轨道，Opus 格式的音频轨道AV1 格式的视频轨道。

Vue3中实现WebRTC发送媒体流

根据示例网址的源代码，我们可以修改 WebRTC 代码格式如下：

HTML 元素：

<template>
    <div>
      <video ref="videoElement" autoplay playsinline></video>
    </div>
</template>

导包和定义的参数：

import { ref } from 'vue';

// 其中1为路径
// whip 用于身份验证
const webrtcUrl = http://localhost:8889/1/whip;   // 1代表路径，可改为你自己的路径
const retryPause = 2000;
const videoElement = ref<HTMLVideoElement | null>(null);

let pc: any = null;
let stream: any = null;
let restartTimeout: number | null = null;
let sessionUrl = '';
let offerData: OfferDescription;
let queuedCandidates: RTCIceCandidate[] = [];

interface OfferDescription {
  iceUfrag: string; // 唯一标识 sdp 的短字符串
  icePwd: string; // sdp 对应密码
  medias: any[]; // 媒体描述，编码率等信息
}

主函数：

const onPublish = () => {
  postMessage('connecting');
  const videoId = videoForm.device;
  const audioId = audioForm.device;
  let videoOpts: { deviceId: string } | boolean = false;

  let audioOpts = {
    deviceId: '',
    autoGainControl: true, //自动增益控制
    echoCancellation: true, //启用回声消除
    noiseSuppression: true, //噪音抑制
  };

  if (videoId !== 'screen') {
    if (videoId !== 'none') {
      videoOpts = {
        deviceId: videoId,
      };
    }

    if (audioId !== 'none') {
      audioOpts.deviceId = audioId;

      const voice = audioForm.voice;
      if (!voice) {
        // 如果没有声音选择，则关闭声音
        audioOpts.autoGainControl = false;
        audioOpts.echoCancellation = false;
        audioOpts.noiseSuppression = false;
      }
    }

    navigator.mediaDevices
      .getUserMedia({
        video: videoOpts,
        audio: audioOpts,
      })
      .then((str) => {
        stream = str;
        if (videoElement.value) {
          //将得到的媒体流赋予videoElement，显示在 HTML 元素中
          videoElement.value.srcObject = stream;    
        }
        requestICEServers();
      })
      .catch((err) => {
        onError(err.toString(), false);
      });
  } else {
    navigator.mediaDevices
      .getDisplayMedia({
        video: {
          width: { ideal: parseInt(videoForm.width) },
          height: { ideal: parseInt(videoForm.height) },
          frameRate: { ideal: parseInt(videoForm.framerate) },
        },
        audio: true,
      })
      .then((str) => {
        stream = str;
        if (videoElement.value) {
          videoElement.value.srcObject = stream;
        }
        requestICEServers();
      })
      .catch((err) => {
        onError(err.toString(), false);
      });
  }
};

Web 端获取STUN 服务器，收集本地网络信息（candidate），通过 ICE 服务器获取 Web 端的公网ip，并添加至 candidate

const requestICEServers = () => {
  //请求 STUN 服务器
  fetch(webrtcUrl.value, {
    method: 'OPTIONS',
  })
    .then((res) => {
      // 通过返回值中的头获取 STUN 服务器信息
      // STUN 服务器信息在yaml文件中设置
      // 我在mediamtx.yaml设置 STUN 为 url: stun:stun.l.google.com:19302
      pc = new RTCPeerConnection({
        iceServers: linkToIceServers(res.headers.get('Link')),
      });

      pc.onicecandidate = (evt: RTCPeerConnectionIceEvent) =>
        onLocalCandidate(evt);
      pc.oniceconnectionstatechange = () => onConnectionState();
      stream.getTracks().forEach((track: any) => {
        pc.addTrack(track, stream);
      });
      createOffer();
    })
    .catch((err) => {
      onError(err.toString(), true);
    });
};

const linkToIceServers = (links: any): any => {
  if (links === null) return []; // 检查 `links` 是否为 null
  return links
    .split(', ')
    .map((link: any) => {
      const m = link.match(
        /^<(.+?)>; rel="ice-server"(; username="(.*?)"; credential="(.*?)"; credential-type="password")?/i
      );

      if (!m) return null; // 如果没有匹配，返回 null

      const ret = {
        urls: [m[1]],
      } as {
        urls: any[];
        username?: string;
        credential?: string;
        credentialType?: string;
      };

      if (m[3] !== undefined) {
        ret.username = unquoteCredential(m[3]);
        ret.credential = unquoteCredential(m[4]);
        ret.credentialType = 'password';
      }

      return ret; // 始终返回 ret
    })
    .filter(Boolean); // 筛选掉 null 值
};

// 带有引号的凭证字符串解析为 JSON 格式
const unquoteCredential = (v: string) => JSON.parse(`"${v}"`);

// 监听并收集本地的网络信息 candidate
const onLocalCandidate = (evt: any) => {
  if (restartTimeout !== null) {
    return;
  }
  // 检测到新的 candidate
  if (evt.candidate !== null) {
    // 代表尚未建立连接
    if (sessionUrl === '') {
      // 将 candidate 加入队列
      queuedCandidates.push(evt.candidate);
    } else {
      sendLocalCandidates([evt.candidate]);
    }
  }
};

// 发送 SDP 主要信息和网络信息 candidate 完成WebRTC 建立
const sendLocalCandidates = async (candidates: any) => {
  await fetch(sessionUrl, {
    method: 'PATCH',
    headers: {
      'Content-Type': 'application/trickle-ice-sdpfrag',
      'If-Match': '*',
    },
    body: generateSdpFragment(offerData, candidates),
  })
    .then((res) => {
      if (res.status !== 204) {
        throw new Error(`bad status code ${res.status}`);
      }
    })
    .catch((err) => {
      onError(err.toString(), true);
    });
};

// 使用 SDP 主要信息和网络信息 candidate生成片段
const generateSdpFragment = (od: any, candidates: any) => {
  const candidatesByMedia: any = {};
  for (const candidate of candidates) {
    const mid = candidate.sdpMLineIndex;
    if (candidatesByMedia[mid] === undefined) {
      candidatesByMedia[mid] = [];
    }
    candidatesByMedia[mid].push(candidate);
  }

  let frag =
    'a=ice-ufrag:' + od.iceUfrag + '
' + 'a=ice-pwd:' + od.icePwd + '
';

  let mid = 0;

  for (const media of od.medias) {
    if (candidatesByMedia[mid] !== undefined) {
      frag += 'm=' + media + '
' + 'a=mid:' + mid + '
';

      for (const candidate of candidatesByMedia[mid]) {
        frag += 'a=' + candidate.candidate + '
';
      }
    }
    mid++;
  }

  return frag;
};

Web 端和远端（mediamtx）交换 SDP

// 创建 SDP ，描述本端浏览器支持哪些能力
const createOffer = () => {
  pc.createOffer()
    .then((offer: any) => {
      offerData = parseOffer(offer.sdp);
      if (pc) {
        // offer 设置为本地描述
        pc.setLocalDescription(offer)
          .then(() => {
            sendOffer(offer.sdp);
          })
          .catch((err: any) => {
            onError(err.toString());
          });
      }
    })
    .catch((err: any) => {
      onError(err.toString());
    });
};

// 解析 SDP ，得到 SDP 中的主要信息
const parseOffer = (offer: any) => {
  const ret: OfferDescription = {
    iceUfrag: '',
    icePwd: '',
    medias: [],
  };

  for (const line of offer.split('
')) {
    if (line.startsWith('m=')) {
      ret.medias.push(line.slice('m='.length));
    } else if (ret.iceUfrag === '' && line.startsWith('a=ice-ufrag:')) {
      ret.iceUfrag = line.slice('a=ice-ufrag:'.length);
    } else if (ret.icePwd === '' && line.startsWith('a=ice-pwd:')) {
      ret.icePwd = line.slice('a=ice-pwd:'.length);
    }
  }

  return ret;
};

// 发送 SDP 到远端（mediamtx）
const sendOffer = async (offer: any) => {
  console.log('sendOffer', offer);
  offer = editOffer(offer);
  await fetch(
    webrtcUrl.value + `?video-device=${videoForm.device}`,
    {
      method: 'POST',
      headers: {
        'Content-Type': 'application/sdp',
      },
      body: offer,
    }
  )
    .then((res) => {
      switch (res.status) {
        case 201:
          break;
        case 400:
          return res.json().then((e) => {
            throw new Error(e.error);
          });
        default:
          throw new Error(`bad status code ${res.status}`);
      }

      const locationHeader = res.headers.get('location');

      if (!locationHeader) {
        throw new Error('Location header is missing');
      }
      sessionUrl = new URL(locationHeader, 'http://localhost:8889').toString();
      return res.text().then((answer) => onRemoteAnswer(answer));
    })
    .catch((err) => {
      onError(err.toString(), true);
    });
};

const editOffer = (sdp: any) => {
  console.log('editOffer', sdp);
  const sections = sdp.split('m=');
  console.log('sections', sections);
  for (let i = 0; i < sections.length; i++) {
    if (sections[i].startsWith('video')) {
      // 设置 SDP 中 vedio 的编码率 
      sections[i] = setCodec(sections[i], videoForm.codec);
    } else if (sections[i].startsWith('audio')) {
      // 设置 SDP 中 audio 的编码率和波特率
      sections[i] = setAudioBitrate(
        setCodec(sections[i], audioForm.codec),
        audioForm.bitrate,
        audioForm.voice
      );
    }
  }
  return sections.join('m=');
};

// // 接受远端 SDP信息的 Answer
const onRemoteAnswer = (sdp: string) => {
  if (restartTimeout !== null) {
    return;
  }
  sdp = editAnswer(sdp);
  // 保存远端 SDP信息的 Answer
  pc.setRemoteDescription(
    new RTCSessionDescription({
      type: 'answer',
      sdp,
    })
  )
    .then(() => {
      if (queuedCandidates.length !== 0) {
        sendLocalCandidates(queuedCandidates);
        queuedCandidates = [];
      }
    })
    .catch((err: any) => {
      onError(err.toString());
    });
};


const editAnswer = (sdp: any) => {
  const sections = sdp.split('m=');

  for (let i = 0; i < sections.length; i++) {
    if (sections[i].startsWith('video')) {
      sections[i] = setVideoBitrate(sections[i], videoForm.bitrate);
    }
  }

  return sections.join('m=');
};

设置 vedio 和 audio 编码格式

// 设置 video 波特率
const setVideoBitrate = (section: any, bitrate: any) => {
  let lines = section.split('
');

  for (let i = 0; i < lines.length; i++) {
    if (lines[i].startsWith('c=')) {
      lines = [
        ...lines.slice(0, i + 1),
        'b=TIAS:' + (parseInt(bitrate) * 1024).toString(),
        ...lines.slice(i + 1),
      ];
      break;
    }
  }

  return lines.join('
');
};

//设置编码格式
const setCodec = (section: any, codec: any) => {
  const lines = section.split('
');
  const lines2 = [];
  const payloadFormats = [];

  for (const line of lines) {
    if (!line.startsWith('a=rtpmap:')) {
      lines2.push(line);
    } else {
      if (line.toLowerCase().includes(codec)) {
        payloadFormats.push(line.slice('a=rtpmap:'.length).split(' ')[0]);
        lines2.push(line);
      }
    }
  }

  const lines3 = [];
  let firstLine = true;

  for (const line of lines2) {
    if (firstLine) {
      firstLine = false;
      lines3.push(line.split(' ').slice(0, 3).concat(payloadFormats).join(' '));
    } else if (line.startsWith('a=fmtp:')) {
      if (payloadFormats.includes(line.slice('a=fmtp:'.length).split(' ')[0])) {
        lines3.push(line);
      }
    } else if (line.startsWith('a=rtcp-fb:')) {
      if (
        payloadFormats.includes(line.slice('a=rtcp-fb:'.length).split(' ')[0])
      ) {
        lines3.push(line);
      }
    } else {
      lines3.push(line);
    }
  }

  return lines3.join('
');
};

const setAudioBitrate = (section: string, bitrate: string, voice: any) => {
  let opusPayloadFormat = '';
  let lines = section.split('
');

  for (let i = 0; i < lines.length; i++) {
    if (
      lines[i].startsWith('a=rtpmap:') &&
      lines[i].toLowerCase().includes('opus/')
    ) {
      opusPayloadFormat = lines[i].slice('a=rtpmap:'.length).split(' ')[0];
      break;
    }
  }

  if (opusPayloadFormat === '') {
    return section;
  }

  for (let i = 0; i < lines.length; i++) {
    if (lines[i].startsWith('a=fmtp:' + opusPayloadFormat + ' ')) {
      if (voice) {
        lines[i] =
          'a=fmtp:' +
          opusPayloadFormat +
          ' minptime=10;useinbandfec=1;maxaveragebitrate=' +
          (parseInt(bitrate) * 1024).toString();
      } else {
        lines[i] =
          'a=fmtp:' +
          opusPayloadFormat +
          ' maxplaybackrate=48000;stereo=1;sprop-stereo=1;maxaveragebitrate=' +
          (parseInt(bitrate) * 1024).toString();
      }
    }
  }

  return lines.join('
');
};

错误处理函数：

const onError = (err: string, retry?: boolean) => {
  if (!retry) {
    console.error('err:', err);
  } else {
    if (restartTimeout === null) {
      console.error(err + ', retrying in some seconds');

      if (pc !== null) {
        pc.close();
        pc = null;
      }

      restartTimeout = window.setTimeout(() => {
        restartTimeout = null;
        startTransmit();
      }, retryPause);

      if (sessionUrl) {
        fetch(sessionUrl, {
          method: 'DELETE',
        });
      }
      sessionUrl = '';
      // 清空 STUN 服务器候选队列
      queuedCandidates = [];
    }
  }
};

注意

关于 vedio 设置

const videoForm = {
  device: '', // 设备ID：none，screen（屏幕），空值默认为外部设备，若没有则为OBS虚拟设备
  codec: 'h264/90000', // 编解码器格式有
  bitrate: '10000', // 比特率
  framerate: '30', // 帧率
  width: '1920',
  height: '1080',
};

例如其中 codec 的设置为h264/90000，其中90000是时钟频率，用于时间戳的单位，它表示每秒钟可以产生90000个时间单位，用于确保视频流和音频流的同步。若设置为 h264 ，则会导致发送的 SDP 中缺少编码协议，导致 WebRTC 建立失败。

搜集到的网络信息candidates

host候选：

candidate:1799829579 1 udp 2122260223 10.102.24.113 51222 typ host generation 0 ufrag 1Phf network-id 1

10.102.24.113 是我电脑内WSL虚拟网络适配器的IP

a=candidate:66318701 1 udp 2122194687 192.168.64.1 51223 typ host generation 0 ufrag 1Phf network-id 2

192.168.64.1 电脑以太网适配器的地址

这些是主机候选，表示的是客户端本地网络中的IP地址（如10.102.24.113和192.168.64.1）。这些地址通常是私有IP地址，无法被公网直接访问。

添加STUN/TRUN

srflx候选：

a=candidate:2861133569 1 udp 1686052607 221.xx.xx.xxx 51222 typ srflx raddr 10.102.24.113 rport 51222 generation 0 ufrag 1Phf network-id 1

这个候选是通过STUN服务器获取的反射候选（srflx），显示外部的可路由地址（即公网IP），在这个例子中为221.xx.xx.xxx。这意味着 STUN 服务器成功返回了一个公网 IP 地址。

结果

当 mediamtx 反馈下面 info，即代表 WebRTC 连接和传输媒体流成功

这样媒体流就可以保存在 mediamtx 服务器上了。服务器上查询、转发媒体流等方法均可以在手册中获取。

GitHub - bluenviron/mediamtx: Ready-to-use SRT / WebRTC / RTSP / RTMP / LL-HLS media server and media proxy that allows to read, publish, proxy, record and playback video and audio streams.

菜鸟第一次写文章，对自己项目中用到的模块，通过查阅和学习完成自己的见解，如果可以帮助到你，请帮忙点点赞。可能有用词不当和错误的地方，请大家斧正，感谢阅读！！！