Android平台实现VR头显Unity下音视频数据RTMP推送-阿里云开发者社区

背景

随着技术发展的日新月异，虚拟现实产业已经从过去的探索期，自2020年起，慢慢过渡到高速发展期，随着5G时代的到来，大带宽高可靠低延迟网络环境，为虚拟现实产业提供了很好的网络保障，虚拟现实在越来越多的场景下有了应用价值，典型场景如工业互联网、虚拟仿真、文旅文博、智慧交通、智慧能源、智慧医疗、智慧校园、智慧农业等。同事，行业也对清晰度、流畅性和交互感也提出了更高的要求。本文从Android平台的采集推送为例，介绍下基于头显或类似终端的低延迟解决方案。

实现

大多数头显设备，基于Android平台，本文以Unity环境下的窗体采集、麦克风、和Unity内部音频采集为例，介绍下具体实现思路，其中，音频采集可分为：采集麦克风、采集Unity音频、麦克风和Unity音频混音、2路Unity音频混音。采集到的音视频原始数据，分别投递到Android原生封装的模块，进行编码、打包，通过RTMP传输到服务端，实现毫秒级延迟的RTMP直播方案。

其中音频这块，分单独采集和混音，如需采集麦克风，记得动态获取麦克风权限，由于仅限于功能展示，页面页面比较粗糙：

首先是音频采集类型定义，我们把音频分为以下几类：

/*定义Audio源选项*/
    public enum PB_AUDIO_OPTION : uint
    {
        AUDIO_OPTION_CAPTURE_MIC = 0x0,             /*采集麦克风音频*/
        AUDIO_OPTION_EXTERNAL_PCM_DATA = 0x1,       /*外部PCM数据*/
        AUDIO_OPTION_MIC_EXTERNAL_PCM_MIXER = 0x2,  /*麦克风+外部PCM数据混音*/
        AUDIO_OPTION_TWO_EXTERNAL_PCM_MIXER = 0x3,  /* 两路外部PCM数据混音*/
}

1. 基础初始化

基础初始化，主要完成和Android封装层的拉通和Audio权限动态检测。

private void Start()
    {
        game_object_ = this.gameObject.name;    //获取GameObject Name
        AndroidJavaClass android_class = new AndroidJavaClass("com.unity3d.player.UnityPlayer");
        java_obj_cur_activity_ = android_class.GetStatic<AndroidJavaObject>("currentActivity");
        pusher_obj_ = new AndroidJavaObject("com.daniulive.smartpublisher.SmartPublisherUnity3d");
        NT_PB_U3D_Init();
        //NT_U3D_SetSDKClientKey("", "", 0);
        audioOptionSel.onValueChanged.AddListener(SelAudioPushType);
        btn_encode_mode_.onClick.AddListener(OnEncodeModeBtnClicked);
        btn_pusher_.onClick.AddListener(OnPusherBtnClicked);
        btn_mute_.onClick.AddListener(OnMuteBtnClicked);
#if PLATFORM_ANDROID
        if (!Permission.HasUserAuthorizedPermission(Permission.Microphone))
        {
            Permission.RequestUserPermission(Permission.Microphone);
            permission_dialog_ = new GameObject();
        }
#endif
}

2.OpenPusher实现

OpenPusher主要是调用底层模块的Open接口，创建推送实例，并返回推送句柄，如只需要推送纯音频或纯视频，也可通过NT_PB_U3D_Open()接口，做相关设定。

private void OpenPusher()
    {
        if ( java_obj_cur_activity_ == null )
        {
            Debug.LogError("getApplicationContext is null");
            return;
        }
        int audio_opt = 1;
        int video_opt = 1;
        pusher_handle_ = NT_PB_U3D_Open(audio_opt, video_opt, video_width_, video_height_);
        if (pusher_handle_ != 0)
            Debug.Log("NT_PB_U3D_Open success");
        else
            Debug.LogError("NT_PB_U3D_Open fail");
    }

3.InitAndSetConfig具体实现

InitAndSetConfig主要完成SDK的一些参数设定工作，如软、硬编码设定、码率设定、音频采集类型、视频帧率、码率设置等。

private void InitAndSetConfig()
  {
      if (is_hw_encode_)
      {
          int h264HWKbps = setHardwareEncoderKbps(true, video_width_, video_height_);
          Debug.Log("h264HWKbps: " + h264HWKbps);
          int isSupportH264HWEncoder = NT_PB_U3D_SetVideoHWEncoder(pusher_handle_, h264HWKbps);
          if (isSupportH264HWEncoder == 0)
          {
              Debug.Log("Great, it supports h.264 hardware encoder!");
          }
      }
      else {
          if (is_sw_vbr_mode_) //H.264 software encoder
          {
              int is_enable_vbr = 1;
              int video_quality = CalVideoQuality(video_width_, video_height_, true);
              int vbr_max_bitrate = CalVbrMaxKBitRate(video_width_, video_height_);
              NT_PB_U3D_SetSwVBRMode(pusher_handle_, is_enable_vbr, video_quality, vbr_max_bitrate);
              //NT_PB_U3D_SetSWVideoEncoderSpeed(pusher_handle_, 2);
          }
      }
      NT_PB_U3D_SetAudioCodecType(pusher_handle_, 1);
      NT_PB_U3D_SetFPS(pusher_handle_, 25);
      NT_PB_U3D_SetGopInterval(pusher_handle_, 25*2);
      //NT_PB_U3D_SetSWVideoBitRate(pusher_handle_, 600, 1200);
      if (audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_MIC_EXTERNAL_PCM_MIXER
          || audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_TWO_EXTERNAL_PCM_MIXER)
      {
          NT_PB_U3D_SetAudioMix(pusher_handle_, 1);
      }
      else
      {
          NT_PB_U3D_SetAudioMix(pusher_handle_, 0);
      }
}

4.Push()封装

获取到推送实例句柄后，设置推送参数和RTMP URL，采集音视频数据，推送到RTMP服务，如需推送麦克风，启动麦克风，并设定采样率和通道数，如需混音：

public void Push()
  {
      if (is_running_)
      {
          Debug.Log("已推送..");   
          return;
      }
      video_width_ = Screen.width;
      video_height_ = Screen.height;
      //获取输入框的url
      string url = input_url_.text.Trim();
      if (!url.StartsWith("rtmp://"))
      {
          push_url_ = "rtmp://192.168.2.154:1935/hls/stream1";
      }
      else
      {
          push_url_ = url;
      }
      OpenPusher();
      if (pusher_handle_ == 0)
          return;
      NT_PB_U3D_Set_Game_Object(pusher_handle_, game_object_);
      /* ++ 推送前参数配置可加在此处 ++ */
      InitAndSetConfig();
      NT_PB_U3D_SetPushUrl(pusher_handle_, push_url_);
      /* -- 推送前参数配置可加在此处 -- */
      int flag = NT_PB_U3D_StartPublisher(pusher_handle_);
      if (flag  == DANIULIVE_RETURN_OK)
      {
          Debug.Log("推送成功..");
          is_running_ = true;
          if (audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_EXTERNAL_PCM_DATA
              || audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_MIC_EXTERNAL_PCM_MIXER
              || audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_TWO_EXTERNAL_PCM_MIXER)
          {
              PostUnityAudioClipData();
          }
          if (audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_CAPTURE_MIC
          || audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_MIC_EXTERNAL_PCM_MIXER)
          {
              // 注意多路或者调用了其他StartXXX的情况
              NT_PB_U3D_StartAudioRecord(44100, 1);
              NT_PB_U3D_EnableAudioRecordCapture(pusher_handle_, true);
          }
      }
      else
      {
          Debug.LogError("推送失败..");
      }
  }

2. 停止推送

停止推送之前，如采集AudioSource或麦克风数据，先停掉后再调用NT_PB_U3D_StopPublisher()即可，如无其他录像之类操作，接着调用NT_PB_U3D_Close()和NT_PB_U3D_UnInit()接口，并置空推送实例。

private void ClosePusher()
  {
      if (audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_EXTERNAL_PCM_DATA
          || audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_MIC_EXTERNAL_PCM_MIXER
          || audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_TWO_EXTERNAL_PCM_MIXER)
      {
          StopAudioSource();
      }
      if (audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_CAPTURE_MIC
         || audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_MIC_EXTERNAL_PCM_MIXER)
      {
          NT_PB_U3D_EnableAudioRecordCapture(pusher_handle_, false);
          // 注意多路或者调用了其他StartXXX的情况
          NT_PB_U3D_StopAudioRecord();
      }
      if (texture_ != null)
      {
          UnityEngine.Object.Destroy(texture_);
          texture_ = null;
      }
      int flag = NT_PB_U3D_StopPublisher(pusher_handle_);
      if (flag == DANIULIVE_RETURN_OK)
      {
          Debug.Log("停止成功..");
      }
      else
      {
          Debug.LogError("停止失败..");
      }
      flag = NT_PB_U3D_Close(pusher_handle_);
      if (flag == DANIULIVE_RETURN_OK)
      {
          Debug.Log("关闭成功..");
      }
      else
      {
          Debug.LogError("关闭失败..");
      }
      pusher_handle_ = 0;
      NT_PB_U3D_UnInit();
      is_running_ = false;
  }

6.数据采集

摄像头和屏幕的数据采集，还是调用Android原生封装的接口，本文不再赘述，如果需要采集Unity窗体的数据，可以用参考以下代码：

if (texture_ == null || video_width_ != Screen.width || video_height_ != Screen.height)
    {
        if (texture_ !=  null)
        {
            UnityEngine.Object.Destroy(texture_);
            texture_ = null;
        }
        video_width_ = Screen.width;
        video_height_ = Screen.height;
        scale_width_ = (video_width_ + 1) / 2;
        scale_height_ = (video_height_ + 1) / 2;
        if (scale_width_ % 2 != 0)
        {
            scale_width_ = scale_width_ + 1;
        }
        if (scale_height_ % 2 != 0)
        {
            scale_height_ = scale_height_ + 1;
        }
        texture_ = new Texture2D(video_width_, video_height_, TextureFormat.RGBA32, false);
        Debug.Log("OnPostRender screen changed--");
        return;
    }
    texture_.ReadPixels(new Rect(0, 0, video_width_, video_height_), 0, 0, false);
    //texture_.ReadPixels(new Rect(0, Screen.height * 0.5f, video_width_, video_height_), 0, 0, false); //半屏测试
    texture_.Apply();

从 texture里面，获取到原始数据。

如需采集Unity的AudioClip数据：

  /// <summary>
  /// 获取AudioClip数据
  /// </summary>
  private void PostUnityAudioClipData()
  {
      //重新初始化
      TimerManager.UnRegister(this);
      if (audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_EXTERNAL_PCM_DATA
          || audio_push_type_ == (int)PB_AUDIO_OPTION.AUDIO_OPTION_TWO_EXTERNAL_PCM_MIXER)
      {
          audio_clip_info_ = new AudioClipInfo();
          audio_clip_info_.audio_source_ = GameObject.Find("Canvas/Panel/AudioSource").GetComponent<AudioSource>();
          if (audio_clip_info_.audio_source_ == null)
          {
              Debug.LogError("audio source is null..");
              return;
          }
          if (audio_clip_info_.audio_source_.clip == null)
          {
              Debug.LogError("audio clip is null..");
              return;
          }
          audio_clip_info_.audio_clip_ = audio_clip_info_.audio_source_.clip;
          audio_clip_info_.audio_clip_offset_ = 0;
          audio_clip_info_.audio_clip_length_ = audio_clip_info_.audio_clip_.samples * audio_clip_info_.audio_clip_.channels;
      }
      TimerManager.Register(this, 0.039999f, (PostPCMData), false);
  }

7. 数据对接

Unity的视频数据，获取到Texture数据后，通过调用 NT_PB_U3D_OnCaptureVideoRGBA32Data()接口，传递给SDK层。

如果是Unity的AudioClip采集的数据，调用NT_PB_U3D_OnPCMFloatArray()传递给封装模块。

NT_PB_U3D_OnPCMFloatArray(pusher_handle_, pcm_data.data_,
            0, pcm_data.size_,
            pcm_data.sample_rate_,
            pcm_data.channels_,
            pcm_data.per_channel_sample_number_);

8. 相关event回调处理

/// <summary>
/// android 传递过来 code
/// </summary>
/// <param name="code"></param>
public void onNTSmartEvent(string param)
{
    if (!param.Contains(","))
    {
        Debug.Log("[onNTSmartEvent] android传递参数错误");
        return;
    }
   string[] strs = param.Split(',');
   string player_handle =strs[0];
   string code = strs[1];
   string param1 = strs[2];
   string param2 = strs[3];
   string param3 = strs[4];
   string param4 = strs[5];
    Debug.Log("[onNTSmartEvent] code: 0x" + Convert.ToString(Convert.ToInt32(code), 16));
    String publisher_event = "";
    switch (Convert.ToInt32(code))
    {
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUBLISHER_STARTED:
            publisher_event = "开始..";
            break;
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUBLISHER_CONNECTING:
            publisher_event = "连接中..";
            break;
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUBLISHER_CONNECTION_FAILED:
            publisher_event = "连接失败..";
            break;
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUBLISHER_CONNECTED:
            publisher_event = "连接成功..";
            break;
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUBLISHER_DISCONNECTED:
            publisher_event = "连接断开..";
            break;
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUBLISHER_STOP:
            publisher_event = "关闭..";
            break;
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUBLISHER_RECORDER_START_NEW_FILE:
            publisher_event = "开始一个新的录像文件 : " + param3;
            break;
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUBLISHER_ONE_RECORDER_FILE_FINISHED:
            publisher_event = "已生成一个录像文件 : " + param3;
            break;
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUBLISHER_SEND_DELAY:
            publisher_event = "发送时延: " + param1 + " 帧数:" + param2;
            break;
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUBLISHER_CAPTURE_IMAGE:
            publisher_event = "快照: " + param1 + " 路径：" + param3;
            if (Convert.ToInt32(param1) == 0)
            {
                publisher_event = publisher_event + "截取快照成功..";
            }
            else
            {
                publisher_event = publisher_event + "截取快照失败..";
            }
            break;
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUBLISHER_RTSP_URL:
            publisher_event = "RTSP服务URL: " + param3;
            break;
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUSH_RTSP_SERVER_RESPONSE_STATUS_CODE:
            publisher_event = "RTSP status code received, codeID: " + param1 + ", RTSP URL: " + param3;
            break;
        case EVENTID.EVENT_DANIULIVE_ERC_PUSH_RTSP_SERVER_NOT_SUPPORT:
            publisher_event = "服务器不支持RTSP推送, 推送的RTSP URL: " + param3;
            break;
    }
    Debug.Log(publisher_event);
}

总结

如果需要头显端采集实时数据，可以参考上述写法，获取到Texture数据和AudioClip数据，直接把数据投递到Android封装的底层模块，底层模块实现数据的编码打包按协议规范发送即可。感兴趣的开发者，也可以参考我们针对Android模块做的二次接口封装，然后自行参考尝试即可。

/*
 * WebSite: daniusdk.com 
 * SmartPublisherAndroidMono
 * Android原生模块和Unity交互接口封装
 */
1.【最先调用】NT_PB_U3D_Init，推送实例初始化，目前预留；
2.【最后调用】NT_PB_U3D_UnInit，UnInit推送SDK，最后调用。
3.【启动麦克风】NT_PB_U3D_StartAudioRecord，请确保sample_rate有效，当前只支持{44100, 8000, 16000, 24000, 32000, 48000}, 推荐44100，channels，当前通道支持单通道(1)和双通道(2)，推荐单通道(1)，如只需要采集Unity音频，无需启用麦克风采集，如需采集麦克风音频，可在Unity动态获取麦克风采集权限。
4.【停止麦克风】NT_PB_U3D_StopAudioRecord，如启动了麦克风，调用停止推送相关操作之前，把麦克风采集停掉。
5.【获得推送实例句柄】NT_PB_U3D_Open，设置上下文信息，返回推送实例句柄；
6.【是否启用麦克风采集】NT_PB_U3D_EnableAudioRecordCapture，设置是否使用麦克风采集的音频，is_enable_audio_record_capture为true时启用。
7.【设置GameObject】NT_PB_U3D_Set_Game_Object，注册Game Object，用于消息传递；
8.【设置H.264硬编码】NT_PB_U3D_SetVideoHWEncoder，设置特定机型H.264硬编码；
9.【设置H.265硬编码】NT_PB_U3D_SetVideoHevcHWEncoder，设置特定机型H.265硬编码；
10.【设置软编码可变码率编码】NT_PB_U3D_SetSwVBRMode，设置软编码可变码率编码模式；
11.【设置关键帧间隔】NT_PB_U3D_SetGopInterval，设置关键帧间隔，一般来说，关键帧间隔可以设置到帧率的2-4倍；
12.【软编码编码码率】NT_PB_U3D_SetSWVideoBitRate，设置软编码编码码率；
13.【设置帧率】NT_PB_U3D_SetFPS，设置视频帧率；
14.【设置编码profile】NT_PB_U3D_SetSWVideoEncoderProfile，设置软编码编码profile；
15.【设置软编码编码速度】NT_PB_U3D_SetSWVideoEncoderSpeed，设置软编码编码速度；
16.【设置是否混音】NT_PB_U3D_SetAudioMix，设置混音,is_mix: 1混音, 0不混音, 默认不混音，目前支持两路音频混音；
17.【实时静音】NT_PB_U3D_SetMute，设置推送过程中，音频实时静音；
18.【输入音量调节】NT_PB_U3D_SetInputAudioVolume，设置输入音量, 这个接口一般不建议调用, index: 一般是0和1, 如果没有混音的只用0, 有混音的话, 0,1分别设置音量，在一些特殊情况下可能会用, 一般不建议放大音量；
19.【设置音频编码类型】NT_PB_U3D_SetAudioCodecType，设置音频编码类型，默认AAC编码；
20.【设置音频编码码率】NT_PB_U3D_SetAudioBitRate，设置音频编码码率, 当前只对AAC编码有效；
21.【设置speex音频编码质量】NT_PB_U3D_SetSpeexEncoderQuality，设置speex音频编码质量；
22.【设置音频噪音抑制】NT_PB_U3D_SetNoiseSuppression，设置音频噪音抑制；
23.【设置音频自动增益控制】NT_PB_U3D_SetAGC，设置音频自动增益控制；
24.【设置快照flag】NT_PB_U3D_SetSaveImageFlag，设置是否需要在推流或录像过程中快照；
25.【实时快照】NT_PB_U3D_SaveCurImage，推流或录像过程中快照；
26.【录像音频控制】NT_PB_U3D_SetRecorderAudio，音频录制开关, 目的是为了更细粒度的去控制录像, 一般不需要调用这个接口, 这个接口使用场景比如同时推送音视频，但只想录制视频，可以调用这个接口关闭音频录制；
27.【录像视频控制】NT_PB_U3D_SetRecorderVideo，视频录制开关, 目的是为了更细粒度的去控制录像, 一般不需要调用这个接口, 这个接口使用场景比如同时推送音视频，但只想录制音频，可以调用这个接口关闭视频录制；
28.【录像】NT_PB_U3D_CreateFileDirectory，创建录像存储路径；
29.【录像】NT_PB_U3D_SetRecorderDirectory，设置录像存储路径；
30.【录像】NT_PB_U3D_SetRecorderFileMaxSize，设置单个录像文件大小；
31.【数据投递】NT_PB_U3D_OnCaptureVideoI420Data，实时投递YUV数据；
32.【数据投递】NT_PB_U3D_OnCaptureVideoRGB24Data，实时投递RGB24数据；
33.【数据投递】NT_PB_U3D_OnCaptureVideoRGBA32Data，实时投递RGBA数据；
34.【数据投递】NT_PB_U3D_OnPCMData，实时投递PCM数据，数据类型，byte数组；
35.【数据投递】NT_PB_U3D_OnPCMShortArray，实时投递PCM数据，数据类型short数组；
36.【数据投递】NT_PB_U3D_OnPCMFloatArray，实时投递PCM数据，数据类型float数组；
37.【混音数据投递】NT_PB_U3D_OnMixPCMShortArray，传递PCM混音音频数据给SDK, 每10ms音频数据传入一次，数据类型short数组；
38.【混音数据投递】NT_PB_U3D_OnMixPCMFloatArray，传递PCM混音音频数据给SDK, 每10ms音频数据传入一次，数据类型float数组；
39.【推送URL】NT_PB_U3D_SetPushUrl，设置推送的RTMP URL；
40.【开始RTMP推流】NT_PB_U3D_StartPublisher，开始RTMP推流；
41.【停止RTMP推流】NT_PB_U3D_StopPublisher，停止RTMP推流；
42.【开始录像】NT_PB_U3D_StartRecorder，开始录像；
43.【暂停录像】NT_PB_U3D_PauseRecorder，暂停录像；
44.【停止录像】NT_PB_U3D_StopRecorder，停止录像；
45.【关闭】NT_U3D_Close, 关闭推送实例。

Android平台实现VR头显Unity下音视频数据RTMP推送

背景

实现

总结

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