iOS平台基于ffmpeg的视频直播技术揭秘

Posted 2020-07-25 小敏的博客

现在非常流行直播,相信很多人都跟我一样十分好奇这个技术是如何实现的,正好最近在做一个ffmpeg的项目,发现这个工具很容易就可以做直播,下面来给大家分享下技术要点:

首先你得编译出ffmpeg运行所需的静态库,这个百度一下有很多内容,这里我就不多说了,建议可以用Github上的一个开源脚本来编译,简单粗暴有效率。

地址:GitHub - kewlbear/FFmpeg-iOS-build-script: Shell scripts to build FFmpeg for iOS and tvOS

下载后直接用终端运行build-ffmpeg.sh脚本就行了,大概半个小时就全部编译好了…反正我觉得速度还行吧(PS:当初编译android源码那叫一个慢啊…),若是报错就再来一遍,直到提示成功。

视频直播怎么直播呢?大概流程图如下:

1.直播人设备端:从摄像头获取视频流,然后使用rtmp服务提交到服务器

2.服务器端:接收直播人提交的rtmp视频流,并为观看者提供rtmp源

3.观看者:用播放器播放rtmp源的视频.

PS:RTMP是Real Time Messaging Protocol（实时消息传输协议）的首字母缩写。该协议基于TCP，是一个协议族，包括RTMP基本协议及RTMPT/RTMPS/RTMPE等多种变种。

前期准备:

新建一个项目,将所有需要引入的ffmpeg的静态库及其他相关库引入到工程中,配置头文件搜索路径，这一步网上有很多教程就不重复叙述了。

我是用上面脚本编译的最新版,为了后期使用,需要将这些C文件添加到项目:

cmdutils_common_opts.h

cmdutils.h及cmdutils.c

config.h在scratch目录下取个对应平台的

ffmpeg_filter.c

ffmpeg_opt.c

ffmpeg_videotoolbox.c

ffmpeg.h及ffmpeg.c

 

除了config.h文件外,别的文件均在ffmpeg-3.0源码目录中

注意问题:

1.编译会报错,因为ffmpeg.c文件中包含main函数,请将该函数重命名为ffmpeg_main并在ffmpeg.h中添加ffmpeg_main函数的声明.

2.ffmpeg任务完成后会结束进程,而ios设备都是单进程多线程任务,所以需要将cmdutils.c文件中的exit_program方法中的

exit(ret);

改为结束线程,需要引入#include

pthread_exit(NULL);

直播端：用ffmpeg库抓取直播人设备的摄像头信息,生成裸数据流stream,注意!!!这里是裸流,裸流意味着什么呢?就是不包含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)、DTS(Decode Time Stamp。DTS主要是标识读入内存中的bit流在什么时候开始送入解码器中进行解码)等信息的数据流,播放器拿到这种流是无法进行播放的.将这个客户端只需要将这个数据流以RTMP协议传到服务器即可。

如何获取摄像头信息:

使用libavdevice库可以打开获取摄像头的输入流,在ffmpeg中获取摄像头的输入流跟打开文件输入流很类似,示例代码:

//打开一个文件:

AVFormatContext*pFormatCtx =avformat_alloc_context();

avformat_open_input(&pFormatCtx,"test.h264",NULL,NULL);

//获取摄像头输入:

AVFormatContext*pFormatCtx =avformat_alloc_context();

//多了查找输入设备的这一步

AVInputFormat*ifmt=av_find_input_format("vfwcap");

//选取vfwcap类型的第一个输入设别作为输入流

avformat_open_input(&pFormatCtx,0, ifmt,NULL);

 

如何使用RTMP上传视频流：

使用RTMP上传文件的指令是:

使用ffmpeg.c中的ffmpeg_main方法直接运行该指令即可,示例代码:

NSString*command =@"ffmpeg -re -i temp.h264 -vcodec copy -f flv rtmp://xxx/xxx/livestream";

//根据空格将指令分割为指令数组

NSArray*argv_array=[command_strcomponentsSeparatedByString:(@" ")];

//将OC对象转换为对应的C对象

intargc=(int)argv_array.count;

char** argv=(char**)malloc(sizeof(char*)*argc);

for(inti=0;i

{

argv[i]=(char*)malloc(sizeof(char)*1024);

strcpy(argv[i],[[argv_arrayobjectAtIndex:i]UTF8String]);

}

//传入指令数及指令数组

ffmpeg_main(argc,argv);

//线程已杀死,下方的代码不会执行

ffmpeg -re -itemp.h264 -vcodec copy -f flvrtmp://xxx/xxx/livestream

 

这行代码就是

-re参数是按照帧率发送,否则ffmpeg会按最高速率发送,那么视频会忽快忽慢,

-itemp.h264是需要上传的裸h264流

-vcoder copy 这段是复制一份不改变源

-f flvrtmp://xxx/xxx/livestream是指定格式为flv发送到这个url

这里看到输入是裸流或者是文件,但是我们从摄像头获取到的是直接内存流,这怎么解决呢?

当然是有办法的啦

1.将这串参数中temp.h264参数变为null

2.初始化自定义的AVIOContext，指定自定义的回调函数。示例代码如下：

NSString*command =@"ffmpeg -re -i temp.h264 -vcodec copy -f flv rtmp://xxx/xxx/livestream";

//根据空格将指令分割为指令数组

NSArray*argv_array=[command_strcomponentsSeparatedByString:(@" ")];

//将OC对象转换为对应的C对象

intargc=(int)argv_array.count;

char** argv=(char**)malloc(sizeof(char*)*argc);

for(inti=0;i

{

argv[i]=(char*)malloc(sizeof(char)*1024);

strcpy(argv[i],[[argv_arrayobjectAtIndex:i]UTF8String]);

}

//传入指令数及指令数组

ffmpeg_main(argc,argv);

//线程已杀死,下方的代码不会执行

ffmpeg -re -itemp.h264 -vcodec copy -f flvrtmp://xxx/xxx/livestream

 

3. 自己写回调函数,从输入源中取数据。示例代码如下:

//Callback

intread_buffer(void*opaque, uint8_t *buf,intbuf_size){

//休眠,否则会一次性全部发送完

if(pkt.stream_index==videoindex){

AVRational time_base=ifmt_ctx->streams[videoindex]->time_base;

AVRational time_base_q={1,AV_TIME_BASE};

int64_t pts_time = av_rescale_q(pkt.dts, time_base, time_base_q);

int64_t now_time = av_gettime() - start_time;

if(pts_time > now_time)

av_usleep(pts_time - now_time);

}

//fp_open替换为摄像头输入流

if(!feof(fp_open)){

inttrue_size=fread(buf,1,buf_size,fp_open);

returntrue_size;

}else{

return-1;

}

}

 

服务端:原谅我一个移动开发不懂服务器端,大概应该是获取直播端上传的视频流再进行广播.所以就略过吧.

播放端:播放端实际上就是一个播放器,可以有很多解决方案,这里提供一种最简单的,因为很多直播软件播放端和客户端都是同一个软件,所以这里直接使用项目中已经有的ffmpeg进行播放简单粗暴又省事.

在Github上有个基于ffmpeg的第三方播放器kxmovie,直接用这个就好.

地址:GitHub - kolyvan/kxmovie: movie player for iOS using ffmpeg

当你把kxmovie的播放器部分添加到之前做好的上传部分,你会发现报错了......

查找的结果是kxmovie所使用的avpicture_deinterlace方法不存在,我第一个想法就是想办法屏蔽到这个方法,让程序能正常使用,结果......当然不能正常播放视频了,一百度才发现这个方法居然是去交错,虽然我视频只是不够丰富,但是也知道这个方法肯定是不能少的.

没事,只有改源码了.从ffmpeg官方源码库中可以找到这个方法.

地址:ffmpeg.org/doxygen/1.0/imgconvert_8c-source.html#l00940

发现这个方法在之前的实现中是在avcodec.h中声明是AVPicture的方法,然后在avpicture.c中再调用libavcodec/imgconvert.c这个文件中,也就是说这个方法本身就是属于imgconvert.c的,avpicture.c只是间接调用,查找ffmpeg3.0的imgconvert.c文件,居然没这个方法,但是官方代码库中是有这个方法的,难道是已经移除了?移除不移除关我毛事,我只想能用,所以简单点直接改avpicture.c

首先添加这几个宏定义

#define deinterlace_line_inplace deinterlace_line_inplace_c

#define deinterlace_line         deinterlace_line_c

#define ff_cropTbl ((uint8_t *)NULL)

 

然后从网页上复制这几个方法到avpicture.c文件中

static void deinterlace_line_c

static void deinterlace_line_inplace_c

static void deinterlace_bottom_field

static void deinterlace_bottom_field_inplace

int avpicture_deinterlace

 

再在avcodec.h头文件中,avpicture_alloc方法下面添加声明:

attribute_deprecated

intavpicture_deinterlace(AVPicture*dst,constAVPicture*src,

enumAVPixelFormatpix_fmt,intwidth,intheight);

 

保存后再用终端执行build-ffmpeg.sh脚本编译一次就行了…再次导入项目中kxmovie就不会报错了,播放视频的代码如下:

KxMovieViewController*vc = [KxMovieViewControllermovieViewControllerWithContentPath:pathparameters:nil];

[selfpresentViewController:vcanimated:YEScompletion:nil];

 

注:其中path可以是以http/rtmp/trsp开始的url