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

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。

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。

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。