Android手机通过rtp发送aac数据给vlc播放的实现步骤

2024-04-02 19:55

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截屏

AudioRecord音频采集


    private val sampleRate = mediaFormat.getInteger(MediaFormat.KEY_SAMPLE_RATE)
    private val channelCount = mediaFormat.getInteger(MediaFormat.KEY_CHANNEL_COUNT)
    private val minBufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(sampleRate, if (channelCount == 1) CHANNEL_IN_MONO else CHANNEL_IN_STEREO, AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
        runInBackground {
            audioRecord = AudioRecord(
                MediaRecorder.AudioSource.MIC,
                sampleRate,
                if (channelCount == 1) CHANNEL_IN_MONO else CHANNEL_IN_STEREO,
                AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT,
                2 * minBufferSize
            )
            audioRecord.startRecording()
        }

音频采集时需要设置采集参数，设置的这些参数需要与创建MediaCodec时的参数一致。

sampleRate是采样率：44100
channelCount是通道数：1
单个采样数据大小格式：AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT
最小数据buffer：AudioRecord.getMinBufferSize()计算获取


override fun onInputBufferAvailable(codec: MediaCodec, index: Int) {
        try {
            codec.getInputBuffer(index)?.let { bb ->
                var startTime = System.currentTimeMillis();
                var readSize = audioRecord.read(bb, bb.capacity())
                log { "read time ${System.currentTimeMillis() - startTime} read size $readSize" }
                if (readSize < 0) {
                    readSize = 0
                }
                codec.queueInputBuffer(index, 0, readSize, System.nanoTime() / 1000, 0)
            }
        }catch (e:Exception){
            e.printStackTrace()
        }
    }

这里采用的阻塞的方式采集数据，所以AudioRecord依据设置的采样频率生成数据的，我们可以直接把当前的时间设置为录制的时间戳。

MediaCodec编码音频数据


 val mediaFormat = MediaFormat.createAudioFormat(
                MediaFormat.MIMETYPE_AUDIO_AAC,
                audioSampleRate,
                audioChannelCount
        )
        mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, audioBitRate)
        mediaFormat.setInteger(
                MediaFormat.KEY_AAC_PROFILE,
                MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.AACObjectLC
        )
        mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_MAX_INPUT_SIZE, audioMaxBufferSize)

为MediaCodec创建MediaFormat并设置参数，这里设置的音频参数必须与AudioRecord一致。

MIME_TYPE："audio/mp4a-latm"
采样频率与AudioRecord一致：44100
通道数与AudioRecord一致：1
KEY_AAC_PROFILE配置为低带宽要求类型：AACObjectLC
KEY_BIT_RATE设置的大小影响编码压缩率：128 * 1024


override fun onInputBufferAvailable(codec: MediaCodec, index: Int) {
        try {
            codec.getInputBuffer(index)?.let { bb ->
                var startTime = System.currentTimeMillis();
                var readSize = audioRecord.read(bb, bb.capacity())
                log { "read time ${System.currentTimeMillis() - startTime} read size $readSize" }
                if (readSize < 0) {
                    readSize = 0
                }
                codec.queueInputBuffer(index, 0, readSize, System.nanoTime() / 1000, 0)
            }
        }catch (e:Exception){
            e.printStackTrace()
        }
    }

给MediaCodec传数据的时候设置的时间戳是当前的系统时间，由于我们使用rtp发送实时数据，所以flag不需要设置结束标志。


    audioCodec = object : AudioEncodeCodec(mediaFormat) {
            override fun onOutputBufferAvailable(
                    codec: MediaCodec,
                    index: Int,
                    info: MediaCodec.BufferInfo
            ) {
                try {
                    val buffer = codec.getOutputBuffer(index) ?: return
                    if (lastSendAudioTime == 0L) {
                        lastSendAudioTime = info.presentationTimeUs;
                    }
                    val increase =
                            (info.presentationTimeUs - lastSendAudioTime) * audioSampleRate / 1000 / 1000
                    if (hasAuHeader) {
                        buffer.position(info.offset)
                        buffer.get(bufferArray, 4, info.size)
                        auHeaderLength.apply {
                            bufferArray[0] = this[0]
                            bufferArray[1] = this[1]
                        }
                        auHeader(info.size).apply {
                            bufferArray[2] = this[0]
                            bufferArray[3] = this[1]
                        }
                        audioRtpWrapper?.sendData(bufferArray, info.size + 4, 97, true, increase.toInt())
                    } else {
                        buffer.position(info.offset)
                        buffer.get(bufferArray, 0, info.size)
                        audioRtpWrapper?.sendData(bufferArray, info.size, 97, true, increase.toInt())
                    }
                    lastSendAudioTime = info.presentationTimeUs
                    codec.releaseOutputBuffer(index, false)
                } catch (e: Exception) {
                    e.printStackTrace()
                }
            }
    }

从MediaCodec读出的是aac原始的数据，我们可以根据具体的需求来决定是否添加au header发送。这里实现了有au header和没有 au header两种方案。没有au header的情况我们直接把MediaCode读出的数据通过rtp发送出去。有au header的情况我们需要在原始的aac数据前面追加4个字节的au header。是否有au header与vlc播放的sdp内容有关。后面会详解介绍sdp内容的设置。


    private val auHeaderLength = ByteArray(2).apply {
        this[0] = 0
        this[1] = 0x10
    }

    private fun auHeader(len: Int): ByteArray {
        return ByteArray(2).apply {
            this[0] = (len and 0x1fe0 shr 5).toByte()
            this[1] = (len and 0x1f shl 3).toByte()
        }
    }

au header length占用两个字节，它会描述au header的大小，这里设置为2.
au header 占用两个字节，它描述了aac原始数据的大小，这里需要根据MediaCodec返回的aac原始数据大小进行设置。

Rtp发送数据

我们使用jrtplib库来发送数据，这里对库进行简单的封装并提供了java封装类RtpWrapper。


public class RtpWrapper {

    private long nativeObject = 0;
    private IDataCallback callback;

    public RtpWrapper() {
        init();
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        release();
        super.finalize();
    }

    public void setCallback(IDataCallback callback) {
        this.callback = callback;
    }

    void receivedData(byte[] buffer, int len) {
        if(this.callback != null)
        this.callback.onReceivedData(buffer, len);
    }


    public interface IDataCallback {
        void onReceivedData(byte[] buffer, int len);
    }

    static {
        try {
            System.loadLibrary("rtp-lib");
            initLib();
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private native static void initLib();

    private native boolean init();

    private native boolean release();

    public native boolean open(int port, int payloadType, int sampleRate);

    public native boolean close();

    
    public native boolean addDestinationIp(String ip);

    public native int sendData(byte[] buffer, int len, int payloadType, boolean mark, int increase);
}

open方法要指定发送数据使用的端口，payloadType设置载体类型，sampleRate是采样率。
addDestinationIp用于添加接收端ip地址，地址格式： "192.168.1.1"。
sendData方法用于发送数据，increase是时间间隔，时间单位是 sampleRate/秒


            override fun onOutputFormatChanged(codec: MediaCodec, format: MediaFormat) {
                audioRtpWrapper = RtpWrapper()
                audioRtpWrapper?.open(audioRtpPort, audioPayloadType, audioSampleRate)
                audioRtpWrapper?.addDestinationIp(ip)
            }

MediaCodec返回format的时候创建rtp连接并指定目的地址。


try {
                    val buffer = codec.getOutputBuffer(index) ?: return
                    if (lastSendAudioTime == 0L) {
                        lastSendAudioTime = info.presentationTimeUs;
                    }
                    val increase =
                            (info.presentationTimeUs - lastSendAudioTime) * audioSampleRate / 1000 / 1000
                    if (hasAuHeader) {
                        buffer.position(info.offset)
                        buffer.get(bufferArray, 4, info.size)
                        auHeaderLength.apply {
                            bufferArray[0] = this[0]
                            bufferArray[1] = this[1]
                        }
                        auHeader(info.size).apply {
                            bufferArray[2] = this[0]
                            bufferArray[3] = this[1]
                        }
                        audioRtpWrapper?.sendData(bufferArray, info.size + 4, 97, true, increase.toInt())
                    } else {
                        buffer.position(info.offset)
                        buffer.get(bufferArray, 0, info.size)
                        audioRtpWrapper?.sendData(bufferArray, info.size, 97, true, increase.toInt())
                    }
                    lastSendAudioTime = info.presentationTimeUs
                    codec.releaseOutputBuffer(index, false)
                } catch (e: Exception) {
                    e.printStackTrace()
                }

发送数据的时候需要指定payloadType，距离上次发送数据的时间间隔等信息。
(info.presentationTimeUs - lastSendAudioTime)计算的是以微妙为单位的时间间隔。
(info.presentationTimeUs - lastSendAudioTime) * audioSampleRate / 1000 / 1000转换成sampleRate/秒为单位的时间间隔。
rtp发送aac数据使用的payloadType为97。

SDP文件配置

vlc播放器播放rtp音频数据时需要指定sdp文件，它通过读取sdp文件中的信息可以了解rpt接收端口、payloadType类型、音频的格式等信息用于接收数据流并解码播放。这里有两种配置方式用于支持有au header和没有au header的情况。

有au header


m=audio 40020  RTP/AVP 97
a=rtpmap:97 mpeg4-generic/44100/1
a=fmtp: 97 streamtype=5;config=1208;sizeLength=13; indexLength=3

没有au header


m=audio 40020  RTP/AVP 97
a=rtpmap:97 mpeg4-generic/44100/1
a=fmtp: 97 streamtype=5;config=1208

sdp文件配置了端口号为40020， Rtp payload type为97，音频的采样率为44100、通道数为1。

音频config配置计算方式：

比较有au header和没有au header的两个版本，发现它们的区别在于是否配置了sizeLength和indexLength。

我这里的au header是两个字节的，sizeLength为13代表占用了13bit，indexLength为3代表占用3bit。配合发送数据时添加au header的代码就容易理解了。


   private fun auHeader(len: Int): ByteArray {
        return ByteArray(2).apply {
            this[0] = (len and 0x1fe0 shr 5).toByte()
            this[1] = (len and 0x1f shl 3).toByte()
        }
    }