WebRTC支持H264编解码

一、引言

众所周知,Chrome/WebRTC中的视频编解码器一直使用Google自己开发的VP8/VP9,而对于业界广泛使用的H264则支持有限。他们这么做除了推广自家产品外,还有一个很好的理由:专利。VP8/VP9是免专利费的,而H264则需要专利授权。因此,Google Chrome在2011年的时候甚至放弃对H264的支持。

但是,随着H264的发展,Chrome不得不再次考虑对H264的支持问题,特别是思科发布H264开源实现openh264后。最近,Google宣布从Chrome50开始支持H264视频编解码,用户在打开Chrome时通过如下命令行参数即可启用:

        --enable-features=WebRTC-H264WithOpenH264FFmpeg

这无疑是一个好消息,尤其对研究WebRTC的开发者来说,在WebRTC中启用H264可以明显带来如下收益:

1. 浏览器互操作:除Chrome和Firefox外,目前微软Edge浏览器的ORTC也开始支持H264/AVC。

2. 移动设备支持:移动设备基本上都支持H264硬件编解码。

3. 遗留系统互连:遗留视频系统基本上都使用H264,绝大多数不支持VP8。使用H264可使得WebRTC和这些系统方便互通。

WebRTC支持H264编解码_第1张图片
H264可以极大提高WebRTC浏览器互操作

目前看起来形势一片大好,在WebRTC中启用H264收益多多。但是,通过研究Chromium/WebRTC源代码我们发现,目前H264只能够在Chromium浏览器中通过命令行参数启用,在WebRTC中则支持有限。具体情况是:默认不启用H264;编码器使用openh264 Encoder;解码器使用ffmpeg Decoder;WebRTC代码中针对H264没有相应的支持和优化。

因此,要想在WebRTC中启用H264,还有很多事情要做。

二、规划

根据上节对情况的分析,要想在WebRTC中支持H264以获取其带来的收益,需要解决以下问题:

        1. 选定Chrome 50以上版本的codebase为基础。

        2. 编译WebRTC源代码,得到最新代码的库及Demo程序。

        3. 解除WebRTC源代码对Chromium的依赖。(可选)

        4. 替换FFmpeg Decoder为openh264 Decoder。

        5. 添加WebRTC对H264的适配代码。

        6. 测试

本文假定读者已经具有下载WebRTC源代码并编译成功的经验,并且对GYP构建系统也有一定的了解,以及如何设置环境变量,等等。另外,本文以Windows平台为例行文,WebRTC基于GYP构建系统,具有平台无关性。

三、实施

3.1 WebRTC codebase更新到Chrome 52

在WebRTC根目录下运行如下命令[1]:

        gclient sync --with_branch_heads

        git fetch origin

        git checkout –b branch_52 branch-heads/52

        gclient sync

3.2 编译WebRTC

在Windows平台上目前需要Visual Studio 2015 Update 2以上的版本,官方推荐使用Professional版,但是Community版也可以。安装时要选择定制安装,选择Visual C++,通用Windows应用开发工具->工具,通用Windows应用开发工具->Windows 10 SDK(10.0.10586)这三个工具[2]。

另外,需要Windows操作系统为64位系统。且系统语言为英文,否则,编译时会产生’error C2220:警告被视为错误-没有生成“object”文件’错误。

接下来需要设置环境变量:

        set GYP_DEFINES=proprietary_codecs=1 build_with_chromium=0

        set GYP_GENERATORS=ninja,msvs

        set GYP_MSVS_VERSION=2015

        gclient runhooks

其中,proprietary_codecs表示要启用H264 codec。上述执行完毕,即在src目录下生成VS2015工程文件。用VS 2015打开all.sln即可进行编译。

3.3 解除对Chromium的依赖

本步骤对WebRTC支持H264本身没有关系。但是考虑到简化codebase,还是在这里叙述一下。

WebRTC依赖大量第三方库,这些库在chromium目录中,通过符号链接指向webrtc本地目录third_party下。chromium源代码多达12GB,而我们只关心符号链接指向的第三方库,这部分源代码只有1.6GB。因此,为减小源代码大小和方便管理,可以通过拷贝符号链接目标然后删除chromium目录。可通过脚本一键执行该任务。

3.4 适配H264Codec

3.4.1 解除WebRTC对FFmpeg的依赖

如上文所说,Chrome使用FFmpeg的Decoder,因此如果我们想启用H264 Decoder,需要解除对FFmpeg的依赖。主要修改webrtc/build/common.gypi和webrtc/modules/video_coding/codecs/h264/h264.gypi两个配置文件,在后者同时添加对openh264 decoder的依赖。

3.4.2 生成openh264 decoder工程

这部分主要修改third_party/openh264/openh264.gyp和openh264.gypi文件,仿照encoder工程文件的生成,添加对decoder工程文件生成的gypi定义。

3.4.3 启用openh264 codec汇编优化

third_party/openh264工程中的gyp文件默认不启用汇编优化,这对openh264的性能造成极大影响,为此开启汇编优化。这部分gyp文件编写较为复杂,参考了third_party/boringssl库中gyp编译汇编文件的写法。另外,为编译汇编代码,需要安装2.10.6+版本的nasm汇编器。

3.4.4 为openh264 decoder生成适配类

WebRTC中已经实现H264DecoderImpl类以适配对H264 decoder的调用,不过这里调用的是FFmpeg的decoder。为此重新定义H264DecoderImpl类,真正调用openh264 decoder的API。该部分内容参考了文档[4]。

3.4.5 修改SDP协商Codec优先顺序

WebRTC默认优先使用VP8进行编解码,SDP协商的时候VP8也是放在最前面。如果要默认使用H264,需要修改webrtc/media/engine/webrtcvideoengine2.cc中的DefaultVideoCodecList()函数,把H264部分代码提到函数开始处[3]。

至此,代码修改部分完成。下面即可进行编译测试工作。

测试

验证SDP offer和answer中关于video codec最终协商为H264。

验证两个Native Client P2P测试成功,使用H264编解码。

验证Native Client和Chrome P2P测试成功,使用H264编解码。

总结

本文根据Chrome/WebRTC的代码演化,以实际工作中的经验教训为基础,总结了在WebRTC中支持H264 Codec的工作流程。通过此次实践,我们可以在WebRTC中获得H264带给我们的优势,为我们的应用提供更好的性能,更大的应用场景和更多的可能性。


参考文档:

1. https://webrtc.org/native-code/development/

2. https://chromium.googlesource.com/chromium/src/+/master/docs/windows_build_instructions.md

3. http://blog.csdn.net/doitsjz/article/details/51787567

4. http://blog.csdn.net/xyblog/article/details/50433118

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