简介

观看手游直播时，我们观众端看到的是选手的屏幕上的内容，这是如何实现的呢？这篇博客将手写一个录屏直播 Demo，实现类似手游直播的效果

获取屏幕数据很简单，Android 系统有提供对应的服务，难点在于传输数据到直播服务器，我们使用 RtmpDump 来传输 Rtmp 数据，由于 RtmpDump 使用 C 语言实现，我们还需要用到 NDK 开发，单单用 Java 无法实现哈，当然如果不怕麻烦的话，还可以自己编译 Ffmpeg 实现 Rtmp 推流，B 站开源的 ijkplayer 播放器也是基于 Ffmpeg 来开发的

实现效果

最终我们推流到 B 站直播间，在直播间能够实时看到我们手机屏幕上的画面

image.png

基本流程

获取录屏数据

对数据进行 h264 编码

Rtmp 数据包

上传到直播服务器推流地址

获取录屏数据

通过 Intent 获取到 MediaProjectionService，继而获取到 Mediaprojection 的 VirtualCanvas，我们录屏的原始数据就是从中得来的

private void initLive() {

mediaProjectionManager = (MediaProjectionManager) getSystemService(Context.MEDIA_PROJECTION_SERVICE);

Intent screenRecordIntent = mediaProjectionManager.createScreenCaptureIntent();

startActivityForResult(screenRecordIntent,100);

}

@Override

protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {

super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data);

if (requestCode == 100 && resultCode == Activity.RESULT_OK) {

//MediaProjection--->产生录屏数据

mediaProjection = mediaProjectionManager.getMediaProjection

(resultCode, data);

}

}

对数据进行 h264 编码

通过 MediaProjection 获取到的 YUV 裸数据，我们先需要对其进行 h264 编码，此时我们使用原生 MediaCodec 进行硬件编码

public void start(MediaProjection mediaProjection){

this.mediaProjection = mediaProjection;

// 配置 MediaCodec

MediaFormat mediaFormat = MediaFormat.createVideoFormat(MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_AVC,width,height);

// 颜色格式

mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT, MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatSurface);

mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, 400_000);

mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, 15);

// 设置触发关键帧的时间间隔为 2 s

mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, 2);

// 创建编码器

try {

mediaCodec = MediaCodec.createEncoderByType("video/avc");

mediaCodec.configure(mediaFormat,null,null,MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);

Surface surface = mediaCodec.createInputSurface();

mediaProjection.createVirtualDisplay(TAG,width,height,1, DisplayManager.VIRTUAL_DISPLAY_FLAG_PUBLIC

,surface,null,null);

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

start();

}

@Override

public void run() {

isLiving = true;

mediaCodec.start();

MediaCodec.BufferInfo bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();

while (isLiving){

//若时间差大于 2 s，则通知编码器，生成 I 帧

if (System.currentTimeMillis() - timeStamp >= 2000){

// Bundle 通知 Dsp

Bundle msgBundle = new Bundle();

msgBundle.putInt(MediaCodec.PARAMETER_KEY_REQUEST_SYNC_FRAME,0);

mediaCodec.setParameters(msgBundle);

timeStamp = System.currentTimeMillis();

}

// 接下来就是 MediaCodec 常规操作，获取 Buffer 可用索引，这里不需要获取输出索引，内部已经操作了

int outputBufferIndex = mediaCodec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo,100_000);

if (outputBufferIndex >=0){

// 获取到了

ByteBuffer byteBuffer = mediaCodec.getOutputBuffer(outputBufferIndex);

byte[] outData = new byte[bufferInfo.size];

byteBuffer.get(outData);

}

}

}

Rtmp 数据包

经过上面两步，我们获得了编码好的 h264 数据，接下来封装 Rtmp 就比较头疼了(Ndk 的知识都忘得差不多了)

首先我们在项目的 cpp 文件中，把 Rtmpdump 的源代码导入，我们使用 rtmpdump 连接服务器，以及传输 Rtmp 数据，要知道目前手里的数据还是 h264 码流，是无法直接传输，需要封装成 Rtmp 数据包

使用第三方库 Rtmpdump 来实现推流到直播服务器，由于 Rtmpdump 的代码量不是很多，我们直接拷贝源代码到 Android 的 cpp 文件，如果需要用到 Ffmpeg 不能才用该种调用方式了，需要提前编译好 so 库文件

对 Rtmp 暂时不需要做太深刻的理解,因为很容易给自己绕进去,用 Rtmp 传输 h264 数据,那么 sps,pps ,以及关键帧怎么摆放,Rtmp 都已经规定好了,我们就需要使用 NDK 的方式,实现 rtmp 数据的填充

RtmpDump 的使用

image.png

连接服务器

RTMP_Init(RTMP *r) 初始化

RTMP_EnableWrite(RTMP *r) 配置开启数据写入

RTMP_Connect(RTMP *r, RTMPPacket *cp)

RTMP_ConnectStream(RTMP *r, int seekTime)

发送数据

RTMPPacket_Alloc(RTMPPacket *p, int nSize)

RTMP_SendPacket(RTMP *r, RTMPPacket *packet, int queue)

RTMPPacket_Free(RTMPPacket *p)

连接直播服务器

这一步中，需要预先准备直播推流地址，然后实现 native 方法

extern "C" JNIEXPORT jboolean JNICALL

Java_com_bailun_kai_rtmplivedemo_RtmpPack2Remote_connectLiveServer(JNIEnv *env, jobject thiz,

jstring url) {

// 首先 Java 的转成 C 的字符串，不然无法使用

const char *live_url = env->GetStringUTFChars(url,0);

int result;

do {

// 结构体对象分配内存

livePack = (LivePack *)(malloc(sizeof(LivePack)));

// 清空内存上的脏数据

memset(livePack,0,sizeof(LivePack));

// Rtmp 申请内存

livePack->rtmp = RTMP_Alloc();

RTMP_Init(livePack->rtmp);

// 设置 rtmp 初始化参数，比如超时时间、url

livePack->rtmp->Link.timeout = 10;

LOGI("connect %s", url);

if (!(result = RTMP_SetupURL(livePack->rtmp,(char *)live_url))){

break;

}

// 开启 Rtmp 写入

RTMP_EnableWrite(livePack->rtmp);

LOGI("RTMP_Connect");

if (!(result = RTMP_Connect(livePack->rtmp,0))){

break;

}

LOGI("RTMP_ConnectStream ");

if (!(result = RTMP_ConnectStream(livePack->rtmp, 0)))

break;

LOGI("connect success");

}while (0);

if (!result && livePack){

free(livePack);

livePack = nullptr;

}

env->ReleaseStringUTFChars(url,live_url);

return result;

}

发送数据到直播服务器

image.png

有意思的是，Rtmp 协议中不需要传递分隔符(h264 分隔符为 0 0 0 1),并且推流的第一个 Rtmp 包的内容为 sps、pps 等

// 发送 rtmp 数据到服务器

extern "C"

JNIEXPORT jboolean JNICALL

Java_com_bailun_kai_rtmplivedemo_RtmpPack2Remote_sendData2Server(JNIEnv *env, jobject thiz,

jbyteArray buffer, jint length,

jlong tms) {

int result;

// 拷贝数据

jbyte *bufferArray = env->GetByteArrayElements(buffer, 0);

result = sendDataInner(bufferArray,length,tms);

//释放内存

env->ReleaseByteArrayElements(buffer,bufferArray,0);

return result;

}

int sendDataInner(jbyte *array, jint length, jlong tms) {

int result = 0;

//处理 sps、pps

if (array[4] == 0x67){

// 读取 sps，pps 数据，保存到结构体中

readSpsPps(array,length,livePack);

return result;

}

//处理 I帧，其他帧

if(array[4] == 0x65){

RTMPPacket * spsPpsPacket = createRtmpSteramPack(livePack);

sendPack(spsPpsPacket);

}

RTMPPacket* rtmpPacket = createRtmpPack(array,length,tms,livePack);

result = sendPack(rtmpPacket);

return result;

}

int sendPack(RTMPPacket *pPacket) {

int result = RTMP_SendPacket(livePack->rtmp,pPacket,1);

RTMPPacket_Free(pPacket);

free(pPacket);

return result;

}

// 发送 sps ，pps 对应的 Rtmp 包

RTMPPacket *createRtmpSteramPack(LivePack *pack) {

// 创建 Rtmp 数据包，对应 RtmpDump 库的 RTMPPacket 结构体

int body_size = 16 + pack->sps_len + pack->pps_len;

RTMPPacket *rtmpPacket = static_cast(malloc(sizeof(RTMPPacket)));

RTMPPacket_Alloc(rtmpPacket,body_size);

int index = 0;

rtmpPacket->m_body[index++] = 0x17;

//AVC sequence header 设置为0x00

rtmpPacket->m_body[index++] = 0x00;

//CompositionTime

rtmpPacket->m_body[index++] = 0x00;

rtmpPacket->m_body[index++] = 0x00;

rtmpPacket->m_body[index++] = 0x00;

//AVC sequence header

rtmpPacket->m_body[index++] = 0x01;

// 原始 操作

rtmpPacket->m_body[index++] = pack->sps[1]; //profile 如baseline、main、 high

rtmpPacket->m_body[index++] = pack->sps[2]; //profile_compatibility 兼容性

rtmpPacket->m_body[index++] = pack->sps[3]; //profile level

rtmpPacket->m_body[index++] = 0xFF;//已经给你规定好了

rtmpPacket->m_body[index++] = 0xE1; //reserved(111) + lengthSizeMinusOne(5位 sps 个数) 总是0xe1

//高八位

rtmpPacket->m_body[index++] = (pack->sps_len >> 8) & 0xFF;

// 低八位

rtmpPacket->m_body[index++] = pack->sps_len & 0xff;

// 拷贝sps的内容

memcpy(&rtmpPacket->m_body[index], pack->sps, pack->sps_len);

index +=pack->sps_len;

// pps

rtmpPacket->m_body[index++] = 0x01; //pps number

//rtmp 协议

//pps length

rtmpPacket->m_body[index++] = (pack->pps_len >> 8) & 0xff;

rtmpPacket->m_body[index++] = pack->pps_len & 0xff;

// 拷贝pps内容

memcpy(&rtmpPacket->m_body[index], pack->pps, pack->pps_len);

//packaet

//视频类型

rtmpPacket->m_packetType = RTMP_PACKET_TYPE_VIDEO;

//

rtmpPacket->m_nBodySize = body_size;

// 视频 04

rtmpPacket->m_nChannel = 0x04;

rtmpPacket->m_nTimeStamp = 0;

rtmpPacket->m_hasAbsTimestamp = 0;

rtmpPacket->m_headerType = RTMP_PACKET_SIZE_LARGE;

rtmpPacket->m_nInfoField2 = livePack->rtmp->m_stream_id;

return rtmpPacket;

}

RTMPPacket *createRtmpPack(jbyte *array, jint length, jlong tms, LivePack *pack) {

array += 4;

RTMPPacket *packet = (RTMPPacket *) malloc(sizeof(RTMPPacket));

int body_size = length + 9;

RTMPPacket_Alloc(packet, body_size);

if (array[0] == 0x65) {

packet->m_body[0] = 0x17;

LOGI("发送关键帧 data");

} else{

packet->m_body[0] = 0x27;

LOGI("发送非关键帧 data");

}

// 固定的大小

packet->m_body[1] = 0x01;

packet->m_body[2] = 0x00;

packet->m_body[3] = 0x00;

packet->m_body[4] = 0x00;

//长度

packet->m_body[5] = (length >> 24) & 0xff;

packet->m_body[6] = (length >> 16) & 0xff;

packet->m_body[7] = (length >> 8) & 0xff;

packet->m_body[8] = (length) & 0xff;

//数据

memcpy(&packet->m_body[9], array, length);

packet->m_packetType = RTMP_PACKET_TYPE_VIDEO;

packet->m_nBodySize = body_size;

packet->m_nChannel = 0x04;

packet->m_nTimeStamp = tms;

packet->m_hasAbsTimestamp = 0;

packet->m_headerType = RTMP_PACKET_SIZE_LARGE;

packet->m_nInfoField2 = pack->rtmp->m_stream_id;

return packet;

}

void readSpsPps(jbyte *array, jint length, LivePack *pack) {

for (int i = 0; i < length; i++) {

if (i+4 < length){

// 找到 pps 的下标

if (array[i] == 0x00

&& array[i+1] == 0x00

&& array[i+2] == 0x00

&& array[i+3] == 0x01

&& array[i+4] == 0x68

){

// 保存 sps

livePack->sps_len = i - 4;

livePack->sps = static_cast(malloc(livePack->sps_len));

memcpy(livePack->sps,array + 4,livePack->sps_len);

// 保存 pps

livePack->pps_len = length -(livePack->sps_len+4) - 4;

livePack->pps = static_cast(malloc(livePack->pps_len));

memcpy(livePack->pps,array+4+livePack->sps_len+4,livePack->pps_len);

LOGI("sps:%d pps:%d", livePack->sps_len, livePack->pps_len);

}

}

}

指针的使用

malloc 只管分配内存，并不能对所得的内存进行初始化，所以得到的一片新内存中，其值将是随机的，申请的内存是连续的

返回类型是 void* 类型，void* 表示未确定类型的指针。C/C++ 规定，void* 类型可以强制转换为任何其它类型的指针，malloc 函数返回的是 void * 类型，C++：p = malloc (sizeof(int)); 则程序无法通过编译，报错：“不能将 void* 赋值给 int * 类型变量”。所以必须通过 (int *) 来将强制转换

总结

首先我们通过系统服务拿到手机屏幕的画面，此时取到的原始数据还无法进行网络传输，在对其进行 h264 编码后，封装 Rtmp 包，然后按照 Rtmp 协议规定的方式进行传输

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