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安卓直播推流專欄博客總結

Android RTMP 直播推流技術專欄 :

0 . 資源和源碼地址 :

資源下載地址 : 資源下載地址 , 服務器搭建 , x264 , faac , RTMPDump , 源碼及交叉編譯庫 , 本專欄 Android 直播推流源碼 ;
GitHub 源碼地址 : han1202012 / RTMP_Pusher

1. 搭建 RTMP 服務器 : 下面的博客中講解了如何在 VMWare 虛擬機中搭建 RTMP 直播推流服務器 ;

【Android RTMP】RTMP 直播推流服務器搭建 ( Ubuntu 18.04.4 虛擬機 )

2. 準備視頻編碼的 x264 編碼器開源庫 , 和 RTMP 數據包封裝開源庫 :

3. 講解 RTMP 數據包封裝格式 :

4. 圖像數據採集 : 從 Camera 攝像頭中採集 NV21 格式的圖像數據 , 並預覽該數據 ;

5. NV21 格式的圖像數據編碼成 H.264 格式的視頻數據 :

6. 將 H.264 格式的視頻數據封裝到 RTMP 數據包中 :

7. 階段總結 : 阿里雲服務器中搭建 RTMP 服務器 , 並使用電腦軟件推流和觀看直播內容 ;

8. 處理 Camera 圖像傳感器導致的 NV21 格式圖像旋轉問題 :

9. 下面這篇博客比較重要 , 裏面有一個快速搭建 RTMP 服務器的腳本 , 強烈建議使用 ;

【Android RTMP】NV21 圖像旋轉處理 ( 快速搭建 RTMP 服務器 Shell 腳本 | 創建 RTMP 服務器鏡像 | 瀏覽器觀看直播 | 前置 / 後置攝像頭圖像旋轉效果展示 )

10. 編碼 AAC 音頻數據的開源庫 FAAC 交叉編譯與 Android Studio 環境搭建 :

11. 解析 AAC 音頻格式 :

【Android RTMP】音頻數據採集編碼 ( AAC 音頻格式解析 | FLV 音頻數據標籤解析 | AAC 音頻數據標籤頭 | 音頻解碼配置信息 )

12 . 將麥克風採集的 PCM 音頻採樣編碼成 AAC 格式音頻 , 並封裝到 RTMP 包中 , 推流到客戶端 :

Android 直播推流流程 : 手機採集視頻 / 音頻數據 , 視頻數據使用 H.264 編碼 , 音頻數據使用 AAC 編碼 , 最後將音視頻數據都打包到 RTMP 數據包中 , 使用 RTMP 協議上傳到 RTMP 服務器中 ;

Android 端中主要完成手機端採集視頻數據操作 , 並將視頻數據傳遞給 JNI , 在 NDK 中使用 x264 將圖像轉爲 H.264 格式的視頻 , 最後將 H.264 格式的視頻打包到 RTMP 數據包中 , 上傳到 RTMP 服務器中 ;

本篇博客中介紹如下內容 , Java 層將 Camera 採集的 NV21 格式的數據傳入 JNI 層 , 在 JNI 中使用 x264 編碼器將 NV21 圖像數據編碼爲 H.264 視頻數據 ;

一、 NV21 圖像數據中的 YUV 數據簡介

Camera 採集的數據是 NV21 格式的 ;

NV21 是 YUV 格式中的一種 , Y 代表灰度 , U 代表色彩值 , V 代表色彩的飽和度 ;

NV21 格式數據在內存中的表示 : 以 $4 \times 4$ 大小的圖片爲例 , 先存放 $16$ 個像素的灰度值 Y 數據 , 然後 $4$ 組色彩值 V 數據和飽和度 U 數據交替存放 ;

byte[] data = {
	y1 , y2 , y3 , y4 ,
	y5 , y6 , y7 , y8 ,
	y9 , y10, y11, y12,
	y13, y14, y15, y16,
	v1 , u1 , v2 , u2 , 
	v3 , u3 , v4 , u4 , 
}

【Android RTMP】Android Camera 視頻數據採集預覽 ( NV21 圖像格式 | I420 圖像格式 | NV21 與 I420 格式對比 | NV21 轉 I420 算法 ) 博客中詳細介紹了 NV21 數據中的 YUV 數據格式 ;

二、向 x264 編碼圖片

1 . x264 編碼圖片引入 : x264 編碼器對圖像數據進行編碼 , 要先將 NV21 的圖像數據中的 YUV 數據分別存儲到 x264 編碼圖片中 ;

2 . x264_picture_t 結構體 : 該結構體代表了 x264 編碼圖片 , 該結構體定義在 x264.h 中 ;

typedef struct x264_picture_t
{
	// ...
	// 存儲要編碼的圖片數據
	x264_image_t img;
	// ...
} x264_picture_t;

3 . x264 編碼圖片使用 :

① 聲明 x264_picture_t 指針變量 : C++ 堆內存中的對象必須使用指針接收 ;

// x264 需要編碼的圖片
x264_picture_t *x264EncodePicture = 0;

② 初始化 x264_picture_t 對象 : 首先創建 x264_picture_t 對象 , 設置編碼方式爲 I420 , 以及圖片的寬度 x264Param.i_width , 和圖片高度 x264Param.i_height ;

// 初始化 x264 編碼圖片
x264EncodePicture = new x264_picture_t;
// 爲 x264 編碼圖片分配內存
x264_picture_alloc(x264EncodePicture, X264_CSP_I420, x264Param.i_width, x264Param.i_height);

③ 釋放 x264_picture_t 對象 : 調用 x264_picture_clean 方法釋放資源 , 然後銷燬對象 ;

// 只要調用該方法, x264_picture_t 必須重新進行初始化
// 因爲圖片大小改變了, 那麼對應的圖片不能再使用原來的參數了
// 釋放原來的 x264_picture_t 圖片, 重新進行初始化
// 析構函數中也要進行釋放
if (x264EncodePicture) {
    x264_picture_clean(x264EncodePicture);
    delete x264EncodePicture;
    x264EncodePicture = 0;
}

三、提取 NV21 數據中的灰度數據 Y

1 . 計算灰度數據的個數 : 灰度數據的個數 , 就是像素的個數 , 每個像素點都有一個灰度數據 ;

// 灰色值的個數, 單位字節
YByteCount = width * height;

2 . 將灰度數據存儲到 x264_picture_t 中 : 在 NV21 格式的圖像數據中 , 前 YByteCount 個數據是 YByteCount 個像素點的灰度數據 , 將這些灰度數據拷貝到 x264 編碼圖像中 ;

3 . 數據接收方 : x264_picture_t* x264EncodePicture 圖像的 img 成員的 plane[0] 指針指向的地址 , 接收 YByteCount 個灰度數據 ;

4 . 代碼示例 :

    // 從 Camera 採集的 NV21 格式的 data 數據中
    // 將 YUV 中的 Y 灰度值數據, U 色彩值數據, V 色彩飽和度數據提取出來
    memcpy(x264EncodePicture->img.plane[0], data, YByteCount);

四、提取 NV21 數據中的飽和度數據 U 和色彩值數據 V

1 . 計算飽和度數據 U 的個數 : 飽和度數據 U 的個數 , 與色彩值數據 V 的個數相同 , 是灰度值數據 Y 個數的 $\cfrac{1}{4}$ ;

// 灰色值的個數, 單位字節
YByteCount = width * height;
// U 色彩值, V 飽和度 個數
UVByteCount = YByteCount / 4;

2 . 將灰度數據存儲到 x264_picture_t 中 : 在 NV21 格式的圖像數據中 , 色彩值數據 V , 飽和度數據 U , 交替存儲 , V 在前 ( 偶數位置 ), U 在後 ( 奇數位置 ) ;

① U 色相 / 色彩值數據 : 存儲在 YByteCount 後的奇數索引位置

② V 色彩飽和度數據 : 存儲在 YByteCount 後的偶數索引位置

3 . 代碼示例 :

    // 取出 NV21 數據中交替存儲的 VU 數據
    // V 在前 ( 偶數位置 ), U 在後 ( 奇數位置 ), 交替存儲
    for(int i = 0; i < UVByteCount; i ++){
        // U 色相 / 色彩值數據, 存儲在 YByteCount 後的奇數索引位置
        *(x264EncodePicture->img.plane[1] + i) = *(data + YByteCount + i * 2 + 1);

        // V 色彩飽和度數據, 存儲在 YByteCount 後的偶數索引位置
        *(x264EncodePicture->img.plane[2] + i) = *(data + YByteCount + i * 2);
    }

五、圖像編碼操作

1 . 圖片編碼 :

① 普通幀 : 一般情況下, 一張圖像編碼出一幀數據 , pp_nal 是一幀數據, pi_nal 表示幀數爲 1

② 關鍵幀 : 如果這個幀是關鍵幀, 那麼 pp_nal 將會編碼出 3 幀數據 , pi_nal 表示幀數爲 3

③ 關鍵幀數據 : SPS 幀, PPS 幀, 畫面幀 ;

2 . 編碼方法函數原型 :

int x264_encoder_encode( x264_t *, x264_nal_t **pp_nal, int *pi_nal, 
						 x264_picture_t *pic_in, x264_picture_t *pic_out );

① x264_t * 參數 : x264 視頻編碼器

② x264_nal_t **pp_nal 參數 : 編碼後的幀數據, 可能是 1 幀, 也可能是 3 幀

③ int *pi_nal 參數 : 編碼後的幀數, 1 或 3

④ x264_picture_t *pic_in 參數 : 輸入的 NV21 格式的圖片數據

⑤ x264_picture_t *pic_out 參數 : 輸出的圖片數據

3 . 圖像編碼代碼示例 :

    // 編碼後的數據, 這是一個幀數據, 1 幀或 3幀
    x264_nal_t *pp_nal;
    // 編碼後的數據個數, 幀的個數, 1 或 3
    int pi_nal;
    // 輸出的圖片數據
    x264_picture_t pic_out;
    // 編碼核心操作
    x264_encoder_encode(x264VedioCodec, &pp_nal, &pi_nal, x264EncodePicture, &pic_out);

六、 x264 視頻數據編碼代碼示例

x264 編碼器將 NV21 圖像數據編碼爲 H.264 代碼 :

/**
 * 視頻數據編碼
 * 接收 int8_t 類型的原因是, 這裏處理的是 jbyte* 類型參數
 * jbyte 類型就是 int8_t 類型
 * @param data 視頻數據指針
 */
void VedioChannel::encodeCameraData(int8_t *data) {
    // 加鎖, 設置視頻編碼參數 與 編碼互斥
    pthread_mutex_lock(&mMutex);

    // 參數中的 data 是 NV21 格式的
    // 前面 YByteCount 字節個 Y 灰度數據
    // 之後是 UVByteCount 字節個 VU 數據交替存儲
    // UVByteCount 字節 V 數據, UVByteCount 字節 U 數據

    // 從 Camera 採集的 NV21 格式的 data 數據中
    // 將 YUV 中的 Y 灰度值數據, U 色彩值數據, V 色彩飽和度數據提取出來
    memcpy(x264EncodePicture->img.plane[0], data, YByteCount);

    // 取出 NV21 數據中交替存儲的 VU 數據
    // V 在前 ( 偶數位置 ), U 在後 ( 奇數位置 ), 交替存儲
    for(int i = 0; i < UVByteCount; i ++){
        // U 色相 / 色彩值數據, 存儲在 YByteCount 後的奇數索引位置
        *(x264EncodePicture->img.plane[1] + i) = *(data + YByteCount + i * 2 + 1);

        // V 色彩飽和度數據, 存儲在 YByteCount 後的偶數索引位置
        *(x264EncodePicture->img.plane[2] + i) = *(data + YByteCount + i * 2);
    }

    // 下面兩個是編碼時需要傳入的參數, 這兩個參數地址, x264 編碼器會想這兩個地址寫入值

    // 編碼後的數據, 這是一個幀數據
    x264_nal_t *pp_nal;
    // 編碼後的數據個數, 幀的個數
    int pi_nal;
    // 輸出的圖片數據
    x264_picture_t pic_out;

    /*
        int x264_encoder_encode( x264_t *, x264_nal_t **pp_nal, int *pi_nal,
                                 x264_picture_t *pic_in, x264_picture_t *pic_out );
        函數原型 :
            x264_t * 參數 : x264 視頻編碼器
            x264_nal_t **pp_nal 參數 : 編碼後的幀數據, 可能是 1 幀, 也可能是 3 幀
            int *pi_nal 參數 : 編碼後的幀數, 1 或 3
            x264_picture_t *pic_in 參數 : 輸入的 NV21 格式的圖片數據
            x264_picture_t *pic_out 參數 : 輸出的圖片數據

        普通幀 : 一般情況下, 一張圖像編碼出一幀數據, pp_nal 是一幀數據, pi_nal 表示幀數爲 1
        關鍵幀 : 如果這個幀是關鍵幀, 那麼 pp_nal 將會編碼出 3 幀數據, pi_nal 表示幀數爲 3
        關鍵幀數據 : SPS 幀, PPS 幀, 畫面幀

     */
    x264_encoder_encode(x264VedioCodec, &pp_nal, &pi_nal, x264EncodePicture, &pic_out);

	// 後續還有操作, 本博客中暫時省略 ... 

    // 解鎖, 設置視頻編碼參數 與 編碼互斥
    pthread_mutex_unlock(&mMutex);
}

【Android RTMP】x264 圖像數據編碼 ( NV21 格式中的 YUV 數據排列 | Y 灰度數據拷貝 | U 色彩值數據拷貝 | V 飽和度數據拷貝 | 圖像編碼操作 )

文章目錄

安卓直播推流專欄博客總結

一、 NV21 圖像數據中的 YUV 數據簡介

二、向 x264 編碼圖片

三、提取 NV21 數據中的灰度數據 Y

四、提取 NV21 數據中的飽和度數據 U 和色彩值數據 V

五、圖像編碼操作

六、 x264 視頻數據編碼代碼示例

【Android 電量優化】電量優化 ( 使用 AlarmManager 保持 CPU 喚醒 )

【Android 電量優化】電量優化 ( 喚醒鎖定 | 使用 WeakLock 保持服務喚醒 | 屏幕喚醒 )

【Android 電量優化】電量優化 ( JobScheduler | JobService | AsyncTask )

【Android 電量優化】電量優化 ( 耗電量測試 | Battery Historian 簡介 | apt 源更新 | Docker 安裝 | Battery Historian 安裝 )

【Android 電量優化】電量優化 ( Battery Historian 環境要求 | 電量分析報告 | 電量優化三原則 | 電量優化注意事項 )

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結

【Android RTMP】x264 圖像數據編碼 ( NV21 格式中的 YUV 數據排列 | Y 灰度數據拷貝 | U 色彩值數據拷貝 | V 飽和度數據拷貝 | 圖像編碼操作 )

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安卓直播推流專欄博客總結

一、 NV21 圖像數據中的 YUV 數據簡介

二、向 x264 編碼圖片

三、 提取 NV21 數據中的灰度數據 Y

四、 提取 NV21 數據中的飽和度數據 U 和 色彩值數據 V

五、 圖像編碼操作

六、 x264 視頻數據編碼代碼示例

三、提取 NV21 數據中的灰度數據 Y

四、提取 NV21 數據中的飽和度數據 U 和色彩值數據 V

五、圖像編碼操作