視頻直播技術干貨(十二)：從入門到放棄，快速學習Android端直播技術

// Camera API
Camera camera = Camera.open();
Camera.Parameters parameters = camera.getParameters();
parameters.setPreviewSize(width, height);
camera.setParameters(parameters);
camera.setPreviewCallback(previewCallback);
camera.startPreview();

// Camera2 API
CameraManager cameraManager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
String cameraId = cameraManager.getCameraIdList()[0];
CameraCharacteristics characteristics = cameraManager.getCameraCharacteristics(cameraId);
StreamConfigurationMap map = characteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
Size[] previewSizes = map.getOutputSizes(SurfaceTexture.class);
// 選擇合適的預覽尺寸
cameraManager.openCamera(cameraId, stateCallback, null);

2）使用 AudioRecord API 來調用麥克風：

int bufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(sampleRate, channelConfig, audioFormat);
AudioRecord audioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, sampleRate, channelConfig, audioFormat, bufferSize);
audioRecord.startRecording();

4.2音視頻采集參數設置

音視頻采集的質量和流暢度，很大程度上取決于采集參數的設置。這些參數包括分辨率、幀率和碼率等。

具體是：

1）分辨率：決定了圖像的清晰度。高分辨率可以得到更清晰的圖像，但也會增加數據量，可能導致網絡傳輸壓力增大；
2）幀率：決定了視頻的流暢度。高幀率可以得到更流暢的視頻，但同樣會增加數據量；
3）碼率：決定了音視頻數據的壓縮程度。高碼率可以得到更高質量的音視頻，但也會增加數據量。

在設置音視頻采集參數時，需要根據網絡狀況和設備性能，做出合適的折衷。

以下是具體實踐步驟。

1）設置攝像頭的分辨率和幀率：

Camera.Parameters parameters = camera.getParameters();
parameters.setPreviewSize(width, height);
parameters.setPreviewFrameRate(frameRate);
camera.setParameters(parameters);

2）設置 AudioRecord 的采樣率、聲道數和音頻格式：

int sampleRate = 44100;
int channelConfig = AudioFormat.CHANNEL_IN_MONO;
int audioFormat = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;

4.3音視頻同步與時間戳處理

在直播中，音視頻同步是一個重要的問題。

為了實現同步，我們需要為每幀音視頻數據添加時間戳。時間戳記錄了數據的采集時間，可以用來調整播放順序，保證音視頻的同步。在解碼和播放時，播放器會根據時間戳，正確地排列和播放音視頻數據。

為了處理視頻幀數據和時間戳，我們需要將采集到的音視頻幀數據和對應的時間戳封裝成一個數據結構，然后將這個結構傳遞給編碼器和傳輸模塊。

以下是一個簡單的處理方法。

1）首先，定義一個數據結構來保存音視頻幀數據和時間戳：

public class FrameData {
    public byte[] data;
    public long timestamp;

    public FrameData(byte[] data, long timestamp) {
        this.data = data;
        this.timestamp = timestamp;
    }
}

2）在攝像頭的預覽回調中添加時間戳：

camera.setPreviewCallback(new Camera.PreviewCallback() {
    @Override
    public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {
        long timestamp = System.nanoTime();
        // 處理視頻幀數據和時間戳
        FrameData frameData = new FrameData(data, timestamp);
        // 將 frameData 傳遞給編碼器和傳輸模塊
    }
});

3）在 AudioRecord 的錄音循環中添加時間戳：

while (isRecording) {
    long timestamp = System.nanoTime();
    int bytesRead = audioRecord.read(buffer, 0, bufferSize);
    // 處理音頻幀數據和時間戳
    FrameData frameData = new FrameData(Arrays.copyOf(buffer, bytesRead), timestamp);
    // 將 frameData 傳遞給編碼器和傳輸模塊
}

4）在編碼器和傳輸模塊中，根據FrameData對象的時間戳來處理音視頻幀數據。

例如，在編碼時，將時間戳作為編碼后的音視頻數據的顯示時間；在傳輸時，根據時間戳來調整發送順序和發送速度。

這樣，在解碼和播放時，播放器可以根據時間戳正確地排列和播放音視頻數據，實現同步。

5、音頻編碼

5.1音頻編碼格式對比

常見的音頻編碼格式有 AAC 和 Opus 等。AAC 具有較高的編碼效率，而 Opus 則在實時通信中表現更優。

具體是：

1）AAC編碼格式：適用于非實時通信領域，如音樂、廣播、視頻等，具有較高的編碼效率和廣泛的設備兼容性，但在實時通信中的延遲優化較弱；
2）Opus編碼格式：適用于實時通信領域，如VoIP、在線會議、游戲語音等，具有高音質、低延遲和強網絡適應性，但設備兼容性相對不如AAC。

5.2在Android中實現音頻編碼

在 Android 中實現音頻編碼，可以使用 Android 提供的 MediaCodec 類。MediaCodec 支持多種音頻編碼格式，如 AAC 和 Opus 等。要選擇合適的編碼格式，可以參考以下步驟。

1）創建一個 MediaCodec 編碼器實例：

MediaCodec audioEncoder = MediaCodec.createEncoderByType(MediaFormat.MIMETYPE_AUDIO_AAC);

2）配置編碼器參數：

MediaFormat audioFormat = MediaFormat.createAudioFormat(MediaFormat.MIMETYPE_AUDIO_AAC, sampleRate, channelCount);
audioFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, bitRate);
audioFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_AAC_PROFILE, MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.AACObjectLC);
audioEncoder.configure(audioFormat, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);

3）開始編碼：

audioEncoder.start();

6、視頻編碼

6.1視頻編碼格式對比

常見的視頻編碼格式有 H.264、H.265 和 VP8 等。H.264 是當前最常用的編碼格式，而 H.265 和 VP8 則在特定場景下有更好的性能。

具體是：

1）H.264編碼格式：適用于視頻會議、網絡直播、視頻分享等場景，具有較高的壓縮效率和廣泛的設備兼容性，但壓縮效率相比H.265較低；
2）H.265編碼格式：適用于4K、8K超高清視頻、虛擬現實等需要高分辨率和高畫質的場景，具有極高的壓縮效率，但編解碼復雜度高，需要更強的計算能力，且設備兼容性相對不如H.264；
3）VP8編碼格式：適用于網絡視頻通話、在線視頻服務等對開源和免費有要求的場景，延遲低，適合實時通信，但壓縮效率和視頻質量不如H.264和H.265，且設備兼容性較差。

6.2 在Android中實現視頻編碼

在 Android 中實現視頻編碼，同樣可以使用 MediaCodec 類。要選擇合適的編碼格式，可以參考以下步驟。

1）創建一個 MediaCodec 編碼器實例：

MediaCodec videoEncoder = MediaCodec.createEncoderByType(MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_AVC);

2）配置編碼器參數：

MediaFormat videoFormat = MediaFormat.createVideoFormat(MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_AVC, width, height);
videoFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, bitRate);
videoFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, frameRate);
videoFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, iFrameInterval);
videoEncoder.configure(videoFormat, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);

3）開始編碼：

videoEncoder.start();

7、硬件編碼與軟件編碼的選擇與優缺點

硬件編碼利用 GPU 進行編碼，性能更高，但兼容性較差；軟件編碼則兼容性更好，但性能較低。在實際應用中，需要根據設備性能和需求進行選擇。

在 Android 中，MediaCodec 類會根據設備性能和需求自動選擇硬件編碼器或軟件編碼器。要強制使用硬件編碼器或軟件編碼器，可以在創建 MediaCodec 實例時，指定編碼器名稱。

例如，要使用硬件 H.264 編碼器，可以使用以下代碼：

MediaCodec videoEncoder = MediaCodec.createByCodecName("OMX.google.h264.encoder");

8、傳輸協議

9、音視頻解碼與播放

9.1音視頻解碼器的選擇與性能優化

解碼器的選擇會影響播放質量和性能。通常，硬件解碼器性能更高，但兼容性較差；軟件解碼器兼容性較好，但性能較低。在實際應用中，需要根據設備性能和需求進行選擇。

在 Android 中，解碼器的選擇可以通過 MediaCodec 類來實現。MediaCodec 支持硬件解碼和軟件解碼，通常情況下，它會根據設備性能和需求自動選擇解碼器。

9.2音視頻渲染與同步策略

在渲染音視頻時，需要保證音視頻同步。可以通過校準時間戳或者調整播放速度等方法實現同步。

在 Android 中，音視頻的渲染可以通過 SurfaceView 或 TextureView 來實現。為了保證音視頻同步，可以在渲染每幀數據時，根據時間戳來調整渲染速度。

以下是具體實踐步驟。

1）創建一個 SurfaceView 或 TextureView：

SurfaceView surfaceView = new SurfaceView(context);
// 或
TextureView textureView = new TextureView(context);

2）在解碼每幀數據時，根據時間戳來調整渲染速度：

long presentationTimeUs = bufferInfo.presentationTimeUs;
long delayUs = presentationTimeUs - System.nanoTime() / 1000;
if (delayUs > 0) {
Thread.sleep(delayUs / 1000);
}
decoder.releaseOutputBuffer(outputBufferIndex, true);

9.3播放器的緩沖與自適應碼率調整

為了應對網絡波動，播放器需要設置合適的緩沖策略。自適應碼率調整則可以根據網絡狀況動態調整視頻質量，以保證流暢度。

在 Android 中，播放器的緩沖策略可以通過 MediaPlayer 或 ExoPlayer 的 API 來設置。自適應碼率調整則可以通過 ExoPlayer 的 TrackSelection API 來實現。

以下是具體實踐步驟。

1）設置播放器的緩沖策略：

MediaPlayer mediaPlayer = new MediaPlayer();
mediaPlayer.setBufferingUpdateListener(new MediaPlayer.OnBufferingUpdateListener() {
    @Override
    public void onBufferingUpdate(MediaPlayer mp, int percent) {
        // 更新緩沖進度
    }
});
// 或
ExoPlayer exoPlayer = new SimpleExoPlayer.Builder(context).build();
exoPlayer.setBufferedPositionUpdateListener(new ExoPlayer.BufferedPositionUpdateListener() {
    @Override
    public void onBufferedPositionUpdate(long bufferedPosition) {
        // 更新緩沖進度
    }
});

2）設置自適應碼率調整：

TrackSelection.Factory trackSelectionFactory = new AdaptiveTrackSelection.Factory();
DefaultTrackSelector trackSelector = new DefaultTrackSelector(context, trackSelectionFactory);
ExoPlayer exoPlayer = new SimpleExoPlayer.Builder(context).setTrackSelector(trackSelector).build();