Android平台外部编码数据(H264/H265/AAC/PCMA/PCMU)实时预览播放技术实现

简介: 好多开发者可能疑惑,外部数据实时预览播放,到底有什么用?是的,一般场景是用不到的,我们在开发这块前几年已经开发了非常稳定的RTMP、RTSP直播播放模块,不过也遇到这样的场景,部分设备输出编码后(视频:H.264/H.265,音频:AAC/PCMA/PCMU)的数据,比如无人机或部分智能硬件设备,回调出来的H.264/H.265数据,除了想转推到RTMP、轻量级RTSP服务或GB28181外,还需要本地预览甚至对数据做二次处理(视频分析、实时水印字符叠加等,然后二次编码),基于这样的场景诉求,我们开发了Android平台外部编码数据实时预览播放模块。

开发背景

好多开发者可能疑惑,外部数据实时预览播放,到底有什么用?


是的,一般场景是用不到的,我们在开发这块前几年已经开发了非常稳定的RTMP、RTSP直播播放模块,不过也遇到这样的场景,部分设备输出编码后(视频:H.264/H.265,音频:AAC/PCMA/PCMU)的数据,比如无人机或部分智能硬件设备,回调出来的H.264/H.265数据,除了想转推到RTMP、轻量级RTSP服务或GB28181外,还需要本地预览甚至对数据做二次处理(视频分析、实时水印字符叠加等,然后二次编码),基于这样的场景诉求,我们开发了Android平台外部编码数据实时预览播放模块。

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接口设计

外部(H.264/H.265)投递接口设计如下:

  // SmartPlayerJniV2.java
    // Author: daniusdk.com
    /**
   * 投递视频包给外部Live Source
   *
   * @param codec_id: 编码id, 当前仅支持H264和H265, 1:H264, 2:H265
   *
   * @param packet: 视频数据, ByteBuffer必须是DirectBuffer, 包格式请参考H264/H265 Annex B Byte stream format, 例如:
   *                0x00000001 nal_unit 0x00000001 ...
   *                H264 IDR: 0x00000001 sps 0x00000001 pps 0x00000001 IDR_nal_unit .... 或 0x00000001 IDR_nal_unit ....
   *                H265 IDR: 0x00000001 vps 0x00000001 sps 0x00000001 pps 0x00000001 IDR_nal_unit .... 或 0x00000001 IDR_nal_unit ....
   *
   * @param offset: 偏移量
   * @param size: packet size
   * @param timestamp_ms: 时间戳, 单位毫秒
   * @param is_timestamp_discontinuity: 是否时间戳间断,0:未间断,1:间断
   * @param is_key: 是否是关键帧, 0:非关键帧, 1:关键帧
   * @param extra_data: 可选参数,可传null, 对于H264关键帧包, 如果packet不含sps和pps, 可传0x00000001 sps 0x00000001 pps
   *                    ,对于H265关键帧包, 如果packet不含vps,sps和pps, 可传0x00000001 vps 0x00000001 sps 0x00000001 pps
   * @param extra_data_size: extra_data size
   * @param width: 图像宽, 可传0
   * @param height: 图像高, 可传0
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int PostVideoPacketByteBuffer(long handle, int codec_id,
                    java.nio.ByteBuffer packet, int offset, int size, long timestamp_ms, int is_timestamp_discontinuity, int is_key,
                    byte[] extra_data, int extra_data_size, int width, int height);
  /*
  * 请参考 PostVideoPacketByteBuffer说明
   */
  public native int PostVideoPacketByteArray(long handle, int codec_id,
                        byte[] packet, int offset, int size, long timestamp_ms, int is_timestamp_discontinuity, int is_key,
                        byte[] extra_data, int extra_data_size, int width, int height);

PostVideoPacketByteBuffer()和PostVideoPacketByteArray()接口设计基本类似,唯一的区别在于,一个数据类型是ByteBuffer,一个是byte数组。


其中codec_id,系编码id,目前仅支持H.264和H.265类型。


packet视频数据,需要注意的是,ByteBuffer必须是DirectBuffer, 包格式请参考H264/H265 Annex B Byte stream format, 例如:

0x00000001 nal_unit 0x00000001 ...
H264 IDR: 0x00000001 sps 0x00000001 pps 0x00000001 IDR_nal_unit .... 或 0x00000001 IDR_nal_unit ....
H265 IDR: 0x00000001 vps 0x00000001 sps 0x00000001 pps 0x00000001 IDR_nal_unit .... 或 0x00000001 IDR_nal_unit ....

extra_data: 可选参数,可传null, 对于H264关键帧包,如果packet不含sps和pps,可传0x00000001 sps 0x00000001 pps,对于H265关键帧包,如果packet不含vps,sps和pps, 可传0x00000001 vps 0x00000001 sps 0x00000001 pps


音频(AAC/PCMA/PCMU)投递接口设计如下:

  // SmartPlayerJniV2.java
    // Author: daniusdk.com
    /**
   * 投递音频包给外部Live source, 注意ByteBuffer对象必须是DirectBuffer
   *
   * @param handle: return value from SmartPlayerOpen()
   *
   * @param codec_id: 编码id, 当前支持PCMA、PCMU和AAC, 65536:PCMA, 65537:PCMU, 65538:AAC
   * @param packet: 音频数据
   * @param offset:packet偏移量
   * @param size: packet size
   * @param pts_ms: 时间戳, 单位毫秒
   * @param is_pts_discontinuity: 是否时间戳间断,false:未间断,true:间断
   * @param extra_data: 如果是AAC的话,需要传 Audio Specific Configuration
   * @param extra_data_offset: extra_data 偏移量
   * @param extra_data_size: extra_data size
   * @param sample_rate: 采样率
   * @param channels: 通道数
   *
   * @return {0} if successful
   */
  public native int PostAudioPacket(long handle, int codec_id,
                    java.nio.ByteBuffer packet, int offset, int size, long pts_ms, boolean is_pts_discontinuity,
                    java.nio.ByteBuffer extra_data, int extra_data_offset, int extra_data_size, int sample_rate, int channels);
  /*
  * 投递音频包给外部Live source, byte数组版本, 具体请参考PostAudioPacket
  *
  * @param is_pts_discontinuity: 是否时间戳间断,0:未间断,1:间断
  * @return {0} if successful
  */
  public native int PostAudioPacketByteArray(long handle, int codec_id,
                         byte[] packet, int offset, int size, long pts_ms, int is_pts_discontinuity,
                         byte[] extra_data, int extra_data_size, int sample_rate, int channels);

调用逻辑

下面我们看看逻辑调用,本文基于大牛直播SDK的RTSP|RTMP转RTMP推送demo做展示,先拉取到RTSP或RTMP的流数据,然后把拉取到的H.264/H.265视频数据和AAC音频数据,然后回调上来,调用我们外部音视频live source对接接口,投递到底层,实现实时音视频数据的播放,如果外部数据,可以忽略拉流这块,直接在数据回调的地方,调live source数据投递接口即可。

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video数据投递:

    public void onVideoDataCallback(int ret, int video_codec_id, int sample_size, int is_key_frame, long timestamp, int width, int height, long presentation_timestamp)
    {
      if ( video_buffer_ == null)
        return;
      video_buffer_.rewind();
      if (0 == ret) {
        if (ex_live_src_player_handle_ != 0) {
          if (ex_live_src_player_read_lock_.tryLock()) {
            try {
              if (ex_live_src_player_handle_ != 0) {
                libPlayer.PostVideoPacketByteBuffer(ex_live_src_player_handle_, video_codec_id, video_buffer_, 0, sample_size, timestamp, 0, is_key_frame, null,0, 0, 0);
              }
            }finally {
              ex_live_src_player_read_lock_.unlock();
            }
          }
        }
      }
    }


audio数据投递:

    public void onAudioDataCallback(int ret, int audio_codec_id, int sample_size, int is_key_frame, long timestamp, int sample_rate, int channel, int parameter_info_size, long reserve)
    {
      if ( audio_buffer_ == null)
        return;
      audio_buffer_.rewind();
      if (0 == ret && !ex_live_src_player_mute_) {
        if (ex_live_src_player_handle_ != 0) {
          if (ex_live_src_player_read_lock_.tryLock()) {
            try {
              if (ex_live_src_player_handle_ != 0) {
                libPlayer.PostAudioPacket(ex_live_src_player_handle_, audio_codec_id, audio_buffer_, 0, sample_size,
                    timestamp, false,parameter_info_,0, parameter_info_size, sample_rate, channel);
              }
            }finally {
              ex_live_src_player_read_lock_.unlock();
            }
          }
        }
      }
    }


启动外部数据播放:


可以看到,外部数据可以用软解码或硬解码播放,如果分辨率很大可以考虑特定机型硬解码,外部数据播放,依然可以设置铺满或按比例显示。如果需要针对数据做二次处理,也可以把设置RGB或YUV数据回调,对回调后的数据做二次处理,甚至二次编码(如做视频分析、实时水印等)。

  private long start_ex_live_src_player(SmartPlayerJniV2 lib_player, Context context, SurfaceView surface_view, boolean is_mute, boolean is_hardware_decoder) {
    if (null ==lib_player || null == context || null == surface_view)
      return 0;
    long handle = lib_player.SmartPlayerOpen(context);
    if (0 == handle) {
      Log.e(TAG, "start_ex_live_src_player open player failed");
      return 0;
    }
    // 设置0, 尽可能降低预览延时
    lib_player.SmartPlayerSetBuffer(handle, 0);
    lib_player.SmartPlayerSetUrl(handle, "ntexternal://livesource/implemention0");
    lib_player.SmartPlayerSetSurface(handle, surface_view);
    // 图像等比例缩放或铺满view
    lib_player.SmartPlayerSetRenderScaleMode(handle, 1);
    lib_player.SmartPlayerSetFastStartup(handle, 1);
    lib_player.SmartPlayerSetAudioOutputType(handle, 1);
    // 不要播放音频,静音就好
    lib_player.SmartPlayerSetMute(handle, is_mute?1:0);
    // 大分辨率可能需要硬解,小分辨率推荐软解,硬解延时可能大些
    if (is_hardware_decoder) {
      lib_player.SetSmartPlayerVideoHevcHWDecoder(handle, 1);
      lib_player.SetSmartPlayerVideoHWDecoder(handle, 1);
    }
    // 有些场景可能需要解码出来的图像用来做分析或重新编码
    // 这里可以设置yuv或rgb callback, 把图像给Caller
    // lib_player.SmartPlayerSetExternalRender(handle, new RGBAExternalRender());
    // lib_player.SmartPlayerSetExternalRender(handle, new I420ExternalRender());
    if (0 == lib_player.SmartPlayerStartPlay(handle))
      return handle;
    lib_player.SmartPlayerClose(handle);
    return 0;
  }

停止外部数据播放:

  private void stop_ex_live_src_play(SmartPlayerJniV2 lib_player, long handle) {
    if (null == lib_player)
      return;
    if (0 == handle)
      return;
    lib_player.SmartPlayerStopPlay(handle);
    lib_player.SmartPlayerClose(handle);
  }


总结

Android平台外部编码后H.264/H.265/AAC/PCMA/PCMU数据实时预览播放,在一些传统行业里面,可以说是意义非常大,除了可以预览回调过来的数据外,还可以针对外部数据做二次视频分析、二次编辑投递(实时水印、字符叠加等),感兴趣的开发者可以试试看。

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