MediaStream 的媒体流对象 (stream) 和流媒体轨道 (track) 详解

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navigator.mediaDevices.getUserMedia 和 MediaStream 是实时音视频处理的重要 API。通过这些 API，可以从摄像头、麦克风或其他设备捕获音视频流，应用于视频通话、录制等场景。本文将介绍 navigator.mediaDevices.getUserMedia 的参数配置、MediaStream 的传参、属性和方法，配合详细的代码示例，特别是如何动态添加和移除音视频轨道，以及轨道的处理。

`navigator.mediaDevices.getUserMedia`

传参配置

getUserMedia() 方法接受一个参数对象，用于定义所需的媒体类型和具体约束。它的语法如下：

navigator.mediaDevices.getUserMedia(constraints)
  .then(function(stream) {
    // 处理成功的媒体流
  })
  .catch(function(error) {
    // 处理错误
  });

布尔值与对象配置

constraints 参数用于定义音频和视频的需求，既可以是布尔值，也可以是一个详细的对象。

1. 布尔值配置

audio: true：请求音频轨道。
video: true：请求视频轨道。

这种简单配置仅表示是否请求音频或视频轨道，而不指定任何具体属性。

const constraints = {
  audio: true,
  video: true
};

2. 对象配置

如果需要更加精细地控制音视频流的特性，可以将 audio 和 video 设置为对象，指定详细的参数。

音频参数

音频配置对象可包含以下参数：

echoCancellation：是否启用回声消除（布尔值）。
noiseSuppression：是否启用噪声抑制（布尔值）。
autoGainControl：是否启用自动增益控制（布尔值）。

示例：

const audioConstraints = {
  audio: {
    echoCancellation: true, // 启用回声消除
    noiseSuppression: true, // 启用噪声抑制
    autoGainControl: false  // 关闭自动增益控制
  }
};

视频参数

视频配置对象可以包含以下参数：

width：定义视频宽度，可以是具体值或理想值（ideal、min、max）。
height：定义视频高度，同样可以是具体值或理想值。
frameRate：帧率控制。
facingMode：定义使用前置或后置摄像头（“user” 为前置，“environment” 为后置）。

示例：

const videoConstraints = {
  video: {
    width: { ideal: 1280 },  // 理想宽度
    height: { ideal: 720 },  // 理想高度
    frameRate: { max: 30 },  // 最大帧率 30fps
    facingMode: "user"       // 前置摄像头
  }
};

综合示例

const constraints = {
  audio: {
    echoCancellation: true,
    noiseSuppression: true
  },
  video: {
    width: { min: 640, ideal: 1280, max: 1920 },
    height: { min: 480, ideal: 720, max: 1080 },
    frameRate: { ideal: 30, max: 60 },
    facingMode: "user"
  }
};

错误处理

getUserMedia() 调用失败时会返回一个 Promise，并触发错误。常见错误类型包括：

NotAllowedError：用户拒绝授予摄像头/麦克风访问权限。
NotFoundError：找不到满足请求的设备。
OverconstrainedError：指定的约束条件无法满足。
NotReadableError：设备硬件故障，无法读取数据。

处理示例：

navigator.mediaDevices.getUserMedia(constraints)
  .then(function(stream) {
    // 成功处理
  })
  .catch(function(error) {
    console.error("错误: ", error.name);
  });

兼容性

浏览器	支持情况
Chrome	完全支持
Firefox	完全支持
Edge	完全支持
Safari	仅 HTTPS 支持
Internet Explorer	不支持
移动端浏览器	部分支持

`MediaStream`

MediaStream 是由多条 MediaStreamTrack（音轨或视频轨）组成的媒体流。它允许开发者动态操控音视频轨道，包括添加、移除轨道，或将媒体流传递给其他 API 进行处理（如 WebRTC）。
MediaStream 接口代表一个媒体数据流，由多个轨道（MediaStreamTrack）组成。这些轨道可以是音频或视频轨道。MediaStream 可用于：

获取用户的摄像头和麦克风输入。
处理和修改媒体数据。
通过 WebRTC 进行实时通信。

属性

id：流的唯一标识符（只读）。
active：指示流是否处于活动状态的布尔值（只读）。

方法

getTracks()：返回流中所有的音视频轨道。
getAudioTracks()：返回流中的所有音轨。
getVideoTracks()：返回流中的所有视频轨道。
addTrack(track)：向 MediaStream 添加音频或视频轨道。
removeTrack(track)：从 MediaStream 中移除指定轨道。
clone()：克隆当前的媒体流，生成一个相同的 MediaStream。

事件

addtrack：当轨道被添加时触发。
removetrack：当轨道被移除时触发。

如何动态添加和移除音视频轨道

添加轨道

可以通过 addTrack() 方法向 MediaStream 动态添加新的音视频轨道。示例如下：

const videoElement = document.querySelector('video');

// 请求媒体流
navigator.mediaDevices.getUserMedia({ audio: true, video: true })
  .then(function(stream) {
    videoElement.srcObject = stream;

    // 获取视频轨道
    const videoTrack = stream.getVideoTracks()[0];

    // 添加新的视频轨道（假设你有一个新的视频轨道）
    const newVideoTrack = /* 假设从其他源获取 */;
    stream.addTrack(newVideoTrack);
  })
  .catch(function(error) {
    console.error("错误: ", error);
  });

移除轨道

可以通过 removeTrack() 方法从 MediaStream 中移除指定的音视频轨道：

navigator.mediaDevices.getUserMedia({ audio: true, video: true })
  .then(function(stream) {
    const audioTrack = stream.getAudioTracks()[0]; // 获取音频轨道

    // 从流中移除音频轨道
    stream.removeTrack(audioTrack);
  })
  .catch(function(error) {
    console.error("错误: ", error);
  });

实例代码

下面是一个完整的示例，展示如何通过 getUserMedia 获取摄像头和麦克风，添加和移除轨道。

实例1

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>MediaStream 示例</title>
  <style>
    video {
      width: 640px;
      height: 480px;
      background-color: black;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <h1>MediaStream 示例</h1>
  <video id="video" autoplay playsinline></video>
  <script>
    // 检查浏览器是否支持
    if (navigator.mediaDevices && navigator.mediaDevices.getUserMedia) {
      const constraints = {
        audio: true,
        video: {
          width: { ideal: 1280 },
          height: { ideal: 720 },
          facingMode: 'user' // 使用前置摄像头
        }
      };

      navigator.mediaDevices.getUserMedia(constraints)
        .then(function(stream) {
          const video = document.getElementById('video');
          video.srcObject = stream;
          video.onloadedmetadata = function(e) {
            video.play();
          };
        })
        .catch(function(err) {
          console.error('发生错误: ' + err.name + ': ' + err.message);
        });
    } else {
      alert('您的浏览器不支持 getUserMedia API');
    }
  </script>
</body>
</html>

实例2

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>MediaStream 示例</title>
  <style>
    video {
      width: 640px;
      height: 480px;
      background-color: black;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <h1>MediaStream 示例</h1>
  <video id="video" autoplay playsinline></video>
  <button id="addTrack">添加视频轨道</button>
  <button id="removeTrack">移除音轨</button>

  <script>
    const video = document.getElementById('video');
    let mediaStream;

    // 获取音视频流
    navigator.mediaDevices.getUserMedia({
      audio: { echoCancellation: true },
      video: { width: 1280, height: 720 }
    })
    .then(function(stream) {
      mediaStream = stream;
      video.srcObject = mediaStream;
    })
    .catch(function(err) {
      console.error('错误: ' + err);
    });

    // 添加视频轨道
    document.getElementById('addTrack').addEventListener('click', () => {
      const newVideoTrack = /* 获取新的视频轨道 */;
      mediaStream.addTrack(newVideoTrack);
    });

    // 移除音频轨道
    document.getElementById('removeTrack').addEventListener('click', () => {
      const audioTrack = mediaStream.getAudioTracks()[0];
      mediaStream.removeTrack(audioTrack);
    });
  </script>

`流媒体轨道 (MediaStreamTrack)`

概述

MediaStreamTrack 代表 MediaStream 中的音频或视频轨道。每个轨道独立于其他轨道，可以单独控制、启用、禁用、或通过 clone() 方法复制。

通常，轨道通过调用 navigator.mediaDevices.getUserMedia() 返回的 MediaStream 对象获取。例如，一个 MediaStream 可以包含一条音频轨道和一条视频轨道。

属性

kind：轨道的类型，值为 "audio" 或 "video"，表示该轨道是音频还是视频。
```
track.kind; // 'audio' 或 'video'
```
id：轨道的唯一标识符，通常在流的不同上下文中用于识别不同的轨道。
```
track.id; // 一个唯一的字符串
```
label：轨道的标签，通常是设备的名称（如摄像头或麦克风的名称）。
```
track.label; // 例如 'Integrated Camera' 或 'Microphone'
```
enabled：布尔值，表示轨道是否启用。如果设置为 false，轨道的数据将不会传递，但轨道仍然存在于流中。
```
track.enabled = false; // 暂停轨道传输
```
muted：布尔值，表示轨道是否被静音。该属性通常由浏览器控制，当轨道没有数据或用户禁用了权限时会自动设置为 true。
```
if (track.muted) {
  console.log('轨道被静音');
}
```
readyState：轨道的当前状态，可能的值为：
- "live"：轨道正在传输数据。
- "ended"：轨道不再传输数据，例如设备已被移除。
```
console.log(track.readyState); // 'live' 或 'ended'
```

方法

clone()：返回当前轨道的一个副本。新轨道与原轨道相同，但可以独立控制。
```
const clonedTrack = track.clone();
```
stop()：停止轨道传输，并将 readyState 设置为 "ended"。停止后，该轨道将不再传输数据。
```
track.stop();
```

applyConstraints(constraints)：应用指定的约束条件（如分辨率或帧率）来控制轨道的参数。适用于视频轨道。

const constraints = { width: { min: 640, ideal: 1280 }, height: { ideal: 720 } };
track.applyConstraints(constraints)
  .then(() => console.log('应用约束成功'))
  .catch(err => console.error('应用约束失败', err));

getCapabilities()：返回轨道的能力信息，表明该轨道支持的各种参数范围（如宽度、高度、帧率等）。
```
const capabilities = track.getCapabilities();
console.log(capabilities);
```

getConstraints()：返回当前应用到该轨道的约束。

const constraints = track.getConstraints();
console.log(constraints);

getSettings()：返回当前轨道的设置（如分辨率、帧率等），这些设置通常是在调用 applyConstraints 方法时应用的。
```
const settings = track.getSettings();
console.log(settings);
```

事件

MediaStreamTrack 可以触发多个事件，帮助开发者处理轨道的状态变化：

ended：当轨道停止传输（如设备被移除或调用了 stop() 方法）时触发。
```
track.addEventListener('ended', () => {
  console.log('轨道结束');
});
```
mute：当轨道由于某种原因静音时触发（例如用户拒绝权限或设备被禁用）。
```
track.addEventListener('mute', () => {
  console.log('轨道被静音');
});
```

unmute：当轨道恢复传输音频或视频数据时触发。

track.addEventListener('unmute', () => {
  console.log('轨道恢复传输');
});

实例代码

下面的示例，展示了如何通过 getUserMedia 获取媒体流，并操作 MediaStreamTrack 以控制轨道的启用和禁用。

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>MediaStreamTrack 示例</title>
</head>
<body>
  <h1>MediaStreamTrack 示例</h1>
  <video id="video" autoplay playsinline></video>
  <button id="toggleVideo">禁用/启用视频轨道</button>
  <button id="stopVideo">停止视频轨道</button>

  <script>
    let videoTrack;

    // 获取媒体流
    navigator.mediaDevices.getUserMedia({ video: true, audio: false })
      .then(function(stream) {
        document.getElementById('video').srcObject = stream;

        // 获取视频轨道
        videoTrack = stream.getVideoTracks()[0];
      })
      .catch(function(err) {
        console.error('无法获取媒体流:', err);
      });

    // 切换视频轨道的启用/禁用状态
    document.getElementById('toggleVideo').addEventListener('click', () => {
      if (videoTrack) {
        videoTrack.enabled = !videoTrack.enabled;
        console.log(`视频轨道 ${videoTrack.enabled ? '启用' : '禁用'}`);
      }
    });

    // 停止视频轨道
    document.getElementById('stopVideo').addEventListener('click', () => {
      if (videoTrack) {
        videoTrack.stop();
        console.log('视频轨道已停止');
      }
    });
  </script>
</body>
</html>

参考资料

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目录

`navigator.mediaDevices.getUserMedia`

传参配置

布尔值与对象配置

1. 布尔值配置

2. 对象配置

音频参数

视频参数

综合示例

错误处理

兼容性

`MediaStream`

属性

方法

事件

如何动态添加和移除音视频轨道

添加轨道

移除轨道

实例代码

`流媒体轨道 (MediaStreamTrack)`

概述

属性

方法

事件

实例代码

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目录

navigator.mediaDevices.getUserMedia

传参配置

布尔值与对象配置

1. 布尔值配置

2. 对象配置

音频参数

视频参数

综合示例

错误处理

兼容性

MediaStream

属性

方法

事件

如何动态添加和移除音视频轨道

添加轨道

移除轨道

实例代码

流媒体轨道 (MediaStreamTrack)

概述

属性

方法

事件

实例代码

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