直播技术总结（三）ijkplayer的一些问题优化记录

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前言：ijkplayer中一些问题记录优化，看下Agenda:

在弱网时如何优化
ijkplayer播放卡顿如何优化
如何支持https链接播放？
如何降低ijkplayer延迟效应
ijkplayer中音视频同步，是如何做的？

一、在弱网时如何优化

好的网络下视音频能够得到及时的发送，不会造成视音频数据在本地的堆积，直播效果流畅，延时较小。而在弱网网络环境下，视音频数据发送不出去，则需要我们对视音频数据进行处理。差网络环境下对视音频数据一般有四种处理方式：缓存区设计、网络检测、丢帧处理、降码率处理。

1、缓冲区设计
视音频数据传入缓冲区，发送者从缓冲区获取数据进行发送，这样就形成了一个异步的生产者消费者模式。生产者只需要将采集、编码后的视音频数据推送到缓冲区，而消费者则负责从这个缓冲区里面取出数据发送。

视音频缓冲区

上图中只显示了视频帧，显然里面也有相应的音频帧。要构建异步的生产者消费者模式，java中使用LinkedBlockingQueue，可以对之后进行丢帧、插入、取出等处理。

2、网络检测
差网络处理过程中一个重要的过程是网络检测，当网络变差的时候能够快速地检测出来，然后进行相应的处理，这样对网络反应就比较灵敏，效果就会好很多。通过实时计算每秒输入缓冲区的数据和发送出去数据，如果发送出去的数据小于输入缓冲区的数据，那么说明网络带宽不行，这时候缓冲区的数据会持续增多，这时候就要启动相应的机制。

3、丢帧处理
当检测到网络变差的时候，丢帧是一个很好的应对机制。视频经过编码后有关键帧和非关键帧，关键帧也就是一副完整的图片，而非关键帧描述图像的相对变化。
丢帧策略多钟多样，可以自行定义，一个需要注意的地方是：如果要丢弃P帧（非关键帧），那么需要丢弃两个关键帧之间的所有非关键帧，不然的话会出现马赛克。对于丢帧策略的设计因需求而异，可以自行进行设计。如下我一个丢帧实例：
当CPU在处理视频帧的时候处理得太慢，默认的音视频同步方案是视频同步到音频, 导致了音频播放过快，视频跟不上。
在ff_ffplay_options.h中，找到如下代码：

可以通过修改 framedrop 的值来解决不同步的问题，framedrop 是在视频帧处理不过来的时候丢弃一些帧达到同步的效果。具体设置，在上层Java层中IjkVideoView中：

默认ijkplayer中是1，你可以自行，修改这个值。

4、降码率
在Android中，如果使用了硬编进行编码，在差网络环境下，我们可以实时改变硬编的码率，从而使直播更为流畅。当检测到网络环境较差的时候，在丢帧的同时，我们也可以降低视音频的码率。在Android sdk版本大于等于19的时候，可以通过传递参数给MediaCodec，从而改变硬编编码器出来数据的码率。

Bundle bitrate = new Bundle();bitrate.putInt(MediaCodec.PARAMETER_KEY_VIDEO_BITRATE, bps * 1024);
mMediaCodec.setParameters(bitrate);

二、ijkplayer播放卡顿如何优化

在做音频播放的时候，使用的是开源的ijkplayer播放器，ijkplayer解码使用的是ffmpeg，声音输出使用的是audiotrack，在某机型上面播放遇到锁屏、返回后台、点击home键的时候会出现声音卡顿的现象，会输出下面的log

W/AudioTrack: releaseBuffer() track 0xcce8b600 disabled due to previous underrun, restarting

我实现播放调用步骤是在AsyncTask中，查阅资料发现是因为在线程中播放造成的问题，经过查看asynctask构造方法发现，asynctask会把线程的优先级设置为THREAD_PRIORITY_BACKGROUND后台线程，于是我将线程的优先级设置为THREAD_PRIORITY_URGENT_AUDIO，解决了播放卡顿的问题，我猜测播放线程优先级降低，系统分配时间片会减少，会导致底层ijk读数据输出数据时得不到及时的回应，audiotrack频繁的releasebuffer，restarting声道，造成卡顿。
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三、如何支持https链接播放？

如果你的项目要进行加密播放HLS协议的视频，要想支持https，须要在普通编译的基础上，进行一些配置。

接下来我们来编译openssl

1.init openssl

$ cd ..    进入到ijkplayer的目下
$ ./init-android-openssl.sh   去远程仓库拉取openssl的远程代码，如果是iOS的，这里是init-ios-openssl.h

2.compile openssl

$ cd android/contrib
$ ./compile-openssl.sh clean
$ ./compile-openssl.sh all

经过以上步骤已经编译好openssl了，然后我们执行一下方法

$./compile-ffmpeg.sh clean编译ffmpeg软解码库，这个过程会生成各种架构的ffmpeg 这个过程比较耗时
$./compile-ffmpeg.sh all

四、如何降低ijkplayer延迟效应

通过修改源文件，因为ijkplayer实际上是基于ffplay.c实现的：
ijkmedia>ijkplayer>ff_ffplay.c这个文件

static double vp_duration(VideoState *is, Frame *vp, Frame *nextvp) {if(vp->serial == nextvp->serial) {doubleduration = nextvp->pts - vp->pts;if(isnan(duration) || duration <=0|| duration > is->max_frame_duration)return vp->duration;elsereturn duration;}else{return 0.0;}
}

直接换成：

static double vp_duration(VideoState*is,Frame*vp,Frame*nextvp) {return vp->duration;
}

2、接着改staticintffplay_video_thread这个方法：

static int ffplay_video_thread(void*arg){FFPlayer*ffp = arg;VideoState*is = ffp->is;AVFrame*frame =av_frame_alloc();doublepts;doubleduration;intret;AVRationaltb = is->video_st->time_base;//注释如下一行代码//AVRational frame_rate = av_guess_frame_rate(is->ic, is->video_st, NULL);//......省略部分代码//注释如下一行代码//duration = (frame_rate.num && frame_rate.den ? av_q2d((AVRational)  {frame_rate.den, frame_rate.num}) : 0);//直接这里写出duration=0.01;//........
}

改完后发现延迟明显降低，高分辨率开启硬解码，不支持的话会自动切换到软解，就算开启mediacodec，如果设备不支持，显示的解码器也是avcodec软解。
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五、ijkplayer中音视频同步，是如何做的？

对于播放器来说，音视频同步是一个关键点，同时也是一个难点，同步效果的好坏，直接决定着播放器的质量。通常音视频同步的解决方案就是选择一个参考时钟（主 clock），播放时读取音视频帧上的时间戳，同时参考当前时钟参考时钟（主 clock）上的时间来安排播放。如下图所示：

如果音视频帧的播放时间大于当前参考时钟上的时间，则不急于播放该帧，直到参考时钟达到该帧的时间戳；
如果音视频帧的时间戳小于当前参考时钟上的时间，则需要“尽快”播放该帧或丢弃，以便播放进度追上参考时钟。

参考时钟的选择也有多种方式：

选取视频时间戳作为参考时钟源
选取音频时间戳作为参考时钟源
选取外部时间作为参考时钟源

考虑人对视频、和音频的敏感度，在存在音频的情况下，优先选择音频作为主时钟源。

ijkplayer在默认情况下也是使用音频作为参考时钟源，我们可以找到ff_ffplay.c文件中，处理同步的过程主要在视频渲染video_refresh_thread的线程中：

从上述实现可以看出，该方法中主要循环做两件事情：

休眠等待，remaining_time的计算在video_refresh中
调用video_refresh方法，刷新视频帧

可见同步的重点是在video_refresh中，下面看该方法一些关键部分：

lastvp是上一帧，vp是当前帧，last_duration则是根据当前帧和上一帧的pts（Presentation Time Stamp。PTS主要用于度量解码后的视频帧什么时候被显示出来），计算出来上一帧的显示时间，经过compute_target_delay方法，计算出显示当前帧需要等待的时间。

在compute_target_delay函数中，如果发现当前主Clock源不是video，则计算当前视频时钟与主时钟的差值：

如果当前视频帧落后于主时钟源，则需要减小下一帧画面的等待时间；
如果视频帧超前，并且该帧的显示时间大于显示更新门槛，则显示下一帧的时间为超前的时间差加上上一帧的显示时间
如果视频帧超前，并且上一帧的显示时间小于显示更新门槛，则采取加倍延时的策略。

回到video_refresh函数中，有如下逻辑：

frame_timer实际上就是上一帧的播放时间，而frame_timer + delay实际上就是当前这一帧的播放时间，如果系统时间还没有到当前这一帧的播放时间，直接跳转至display，而此时is->force_refresh变量为0，不显示当前帧，进入video_refresh_thread中下一次循环，并睡眠等待。

如果当前这一帧的播放时间已经过了，并且其和当前系统时间的差值超过了AV_SYNC_THRESHOLD_MAX，则将当前这一帧的播放时间改为系统时间，并在后续判断是否需要丢帧，其目的是为后面帧的播放时间重新调整frame_timer，如果缓冲区中有更多的数据，并且当前的时间已经大于当前帧的持续显示时间，则丢弃当前帧，尝试显示下一帧。

否则进入正常显示当前帧的流程，调用video_display2开始渲染。

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