Android 视频通话(一)

最近再弄实时视频通话方面,参考了很多资料,自己写了个demo,供大家参考,毕竟网上的资料也不多

   先介绍视频的传输,通过H264编码,rtp协议进行传输,后面后github下载地址
  
一 流程:
   1、通过Camera的回调函数,得到实时视频流
   2、将得到的视频流通过H264编码
   3、将H264编码后的数据打包成rtp包,并发送给对方
   4、对方接受rtp包后,对视频流数据进行H264解码
   5、将解码后的数据通过自定义view一帧帧的显示出来


二、H264编解码
  得到的视频流数据太大,必须进行压缩后才能传输,这儿我才用了H264编码。

  偷了个懒,demo中直接将别人的已经生成好的编解码库拿来用(.so文件),注意使用别人的.so文件,Java调用解码库中的类名,包名,方法名一定要与别人的一致,不然的话用不了。正常情况下直接需要通过NDK来生成。


三 RTP协议
这儿 我先简单的介绍一下rtp协议
  RTP全名是Real-time Transport Protocol(实时传输协议),且配套的相关协议RTCP(Real-time Transport Control Protocol,即实时传输控制协议)。RTP用来为IP网上的语音、图像、传真等多种需要实时传输的多媒体数据提供端到端的实时传输服务。RTP为Internet上端到端的实时传输提供时间信息和流同步,但并不保证服务质量,服务质量由RTCP来提供。应用程序通常在 UDP 上运行 RTP 以便使用其多路结点和校验服务。
  rtp协议中定义了时间戳,可以通过这个时间戳来同步音频流和视频流,这样就达到声音和视频的同步,实现视频通话。
有兴趣的盆友可以在网上查一下rtp协议的相关介绍和其包的结构

demo中用的rtp传输时参考spydroid这个开源的视频通话项目,网上也有对spydroid的分析。

核心代码:
rtp发送
  //mCamera回调的类
    class Callback implements Camera.PreviewCallback {
        @Override
        public void onPreviewFrame(byte[] frame, Camera camera) {


            if (encoder_handle != -1) {
                //底层函数,返回包的数目,返回包的大小存储在数组packetSize中,返回码流在stream中
                send_packetNum = encode.EncoderOneFrame(encoder_handle, -1, frame, send_stream, send_packetSize);
                Log.d("log", "原始数据大小:" + frame.length + "  转码后数据大小:" + send_stream.length);
                if (send_packetNum > 0) {

                    //通过RTP协议发送帧
                    final int[] pos = {0}; //从码流头部开始取
                    final long timestamp = System.currentTimeMillis(); //设定时间戳
                    /**
                     * 因为可能传输数据过大 会将一次数据分割成好几段来传输
                     * 接受方 根据序列号和结束符 来将这些数据拼接成完整数据
                     */
                    new Thread(new Runnable() {
                        @Override
                        public void run() {
                            int sequence = 0; //初始化序列号
                            for (int i = 0; i < send_packetNum; i++) {

                                rtp_send_packet.setPayloadType(2);//定义负载类型,视频为2
                                rtp_send_packet.setMarker(i == send_packetNum - 1 ? true : false); //是否是最后一个RTP包
                                rtp_send_packet.setSequenceNumber(sequence++); //序列号依次加1
                                rtp_send_packet.setTimestamp(timestamp); //时间戳
                                //Log.d("log", "序列号:" + sequence + " 时间:" + timestamp);
                                rtp_send_packet.setPayloadLength(send_packetSize[i]); //包的长度,packetSize[i]+头文件
                                //从码流stream的pos处开始复制,从socketBuffer的第12个字节开始粘贴,packetSize为粘贴的长度
                                System.arraycopy(send_stream, pos[0], socket_send_Buffer, 12, send_packetSize[i]); //把一个包存在socketBuffer中
                                pos[0] += send_packetSize[i]; //重定义下次开始复制的位置
                                //rtp_packet.setPayload(socketBuffer, rtp_packet.getLength());
                                //  Log.d("log", "序列号:" + sequence + " bMark:" + rtp_packet.hasMarker() + " packetSize:" + packetSize[i] + " tPayloadType:2" + " timestamp:" + timestamp);
                                try {
                                    rtp_socket.send(rtp_send_packet);
                                } catch (IOException e) {
                                    e.printStackTrace();
                                }

                            }
                        }
                    }).start();


                }
            }
        }
    }




rtp接收:
 /**
     * 接收rtp数据并解码 线程
     */
    class DecoderThread extends Thread {
        public void run() {
            while (isRunning) {
                try {
                    rtp_socket.receive(rtp_receive_packet); //接收一个包
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                int packetSize = rtp_receive_packet.getPayloadLength(); //获取包的大小

                if (packetSize <= 0)
                    continue;
                if (rtp_receive_packet.getPayloadType() != 2) //确认负载类型为2
                    continue;
                System.arraycopy(socket_receive_Buffer, 12, buffer, 0, packetSize); //socketBuffer->buffer
                int sequence = rtp_receive_packet.getSequenceNumber(); //获取序列号
                long timestamp = rtp_receive_packet.getTimestamp(); //获取时间戳
                int bMark = rtp_receive_packet.hasMarker() == true ? 1 : 0; //是否是最后一个包
                int frmSize = decode.PackH264Frame(decoder_handle, buffer, packetSize, bMark, (int) timestamp, sequence, frmbuf); //packer=拼帧器,frmbuf=帧缓存
                Log.d("log", "序列号:" + sequence + " bMark:" + bMark + " packetSize:" + packetSize + " PayloadType:" + rtp_receive_packet.getPayloadType() + " timestamp:" + timestamp + " frmSize:" + frmSize);
                if (frmSize <= 0)
                    continue;

                decode.DecoderNal(frmbuf, frmSize, view.mPixel);//解码后的图像存在mPixel中

                //Log.d("log","序列号:"+sequence+" 包大小:"+packetSize+" 时间:"+timestamp+"  frmbuf[30]:"+frmbuf[30]);
                view.postInvalidate();
            }

            //关闭
            if (decoder_handle != 0) {
                decode.DestroyH264Packer(decoder_handle);
                decoder_handle = 0;
            }
            if (rtp_socket != null) {
                rtp_socket.close();
                rtp_socket = null;
            }
            decode.DestoryDecoder();
        }
    }



注意:
这儿将视频流通过H264压缩后,可能由于数据过大,这一次的数据要分成几个rtp包发送,send_packetNum就是分包的的个数,sequence为序列号,用来标记这是第几个包,setMarker是用来设置这是不是这次数据的最后一个包。接收端通过sequence,marker、时间戳 来对之次的数据进行重新组装,然后将组装后的数据进行解码显示。


四 原始视频流的获取
 if (mCamera == null) {

            //摄像头设置,预览视频
            mCamera = Camera.open(1); //实例化摄像头类对象  0为后置 1为前置
            Camera.Parameters p = mCamera.getParameters(); //将摄像头参数传入p中
            p.setFlashMode("off");
            p.setWhiteBalance(Camera.Parameters.WHITE_BALANCE_AUTO);
            p.setSceneMode(Camera.Parameters.SCENE_MODE_AUTO);
            p.setFocusMode(Camera.Parameters.FOCUS_MODE_AUTO);
            //p.setPreviewFormat(PixelFormat.YCbCr_420_SP); //设置预览视频的格式
            p.setPreviewFormat(ImageFormat.NV21);
            p.setPreviewSize(352, 288); //设置预览视频的尺寸,CIF格式352×288
            //p.setPreviewSize(800, 600);
            p.setPreviewFrameRate(15); //设置预览的帧率,15帧/秒
            mCamera.setParameters(p); //设置参数
            byte[] rawBuf = new byte[1400];
            mCamera.addCallbackBuffer(rawBuf);
            mCamera.setDisplayOrientation(90); //视频旋转90度
            try {
                mCamera.setPreviewDisplay(holder); //预览的视频显示到指定窗口
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            mCamera.startPreview(); //开始预览

            //获取帧
            //预览的回调函数在开始预览的时候以中断方式被调用,每秒调用15次,回调函数在预览的同时调出正在播放的帧
            Callback a = new Callback();
            mCamera.setPreviewCallback(a);
        }
    }

    //mCamera回调的类
    class Callback implements Camera.PreviewCallback {
        @Override
        public void onPreviewFrame(byte[] frame, Camera camera) {
}


在Callback 的onPreviewFrame函数中就能获得原始视频数据流,然后对这个数据流进行压缩,打包,发送

五 视频流的显示
/**
 * 显示H264解码后视频  一帧一帧的按图片显示
 */
public class VideoPlayView extends View {
    public int width = 352;
    public int height = 288;
    public byte[] mPixel = new byte[width * height * 2];
    public ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(mPixel);
    public Bitmap VideoBit = Bitmap.createBitmap(width, height, Config.RGB_565);
    private Matrix matrix = null;
    public Bitmap VideoBit2;
    private RectF rectF;
    public VideoPlayView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        matrix = new Matrix();
        DisplayMetrics dm = getResources().getDisplayMetrics();
        int W = dm.widthPixels;
        int H = dm.heightPixels;
        rectF = new RectF(0, 0, W, H);
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        buffer.rewind();
        VideoBit.copyPixelsFromBuffer(buffer);
        setAngle();
        //canvas.drawBitmap(adjustPhotoRotation(VideoBit,90), 0, 0, null);
        //
        //Bitmap b = BitmapFactory.decodeByteArray(mPixel, 0, mPixel.length);
        canvas.drawBitmap(VideoBit2, null, rectF, null);


    }

    //  设置旋转比例
    private void setAngle() {
        matrix.reset();
        matrix.setRotate(-90);

        VideoBit2 = Bitmap.createBitmap(VideoBit, 0, 0, VideoBit.getWidth(),VideoBit.getHeight(), matrix, true);
    }

    private Bitmap adjustPhotoRotation(Bitmap bm, final int orientationDegree) {

        Matrix m = new Matrix();
        m.setRotate(orientationDegree, (float) bm.getWidth() / 2, (float) bm.getHeight() / 2);
        float targetX, targetY;
        if (orientationDegree == 90) {
            targetX = bm.getHeight();
            targetY = 0;
        } else {
            targetX = bm.getHeight();
            targetY = bm.getWidth();
        }

        final float[] values = new float[9];
        m.getValues(values);

        float x1 = values[Matrix.MTRANS_X];
        float y1 = values[Matrix.MTRANS_Y];

        m.postTranslate(targetX - x1, targetY - y1);

        Bitmap bm1 = Bitmap.createBitmap(bm.getHeight(), bm.getWidth(), Config.ARGB_8888);
        Paint paint = new Paint();
        Canvas canvas = new Canvas(bm1);
        canvas.drawBitmap(bm, m, paint);

        return bm1;
    }
}


每次收到一帧的数据后,将解码后的数据放入mPixel 中,在刷新视图
   decode.DecoderNal(frmbuf, frmSize, view.mPixel);//解码后的图像存在mPixel中
                view.postInvalidate();




这儿只是实现点对点内网之间的视频实时传输,后面我应该还会继续将服务器、语音弄下去,到时再分享


ps:我试过用Java udp服务器作为中转站,将两边的实时数据进行转发,效果也还行。但我还想实现外网中p2p之间的实时视频,用服务器作为中转站,将两边的实时ip和端口号分别转发给双方,这样两边就可以在外网进行点对点的视频,但我试过很多次,这样的udp打洞很难实现,因为服务器得到的客户端的端口号是这次连接的,但当进行p2p连接时,端口号可能又会发生变化。希望有大牛可以指点迷津。

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