NDK32_RTMPDump与x264的交叉编译

NDK开发汇总

一 RTMP

与HTTP(超文本传输协议)同样是一个基于TCP的Real Time Messaging Protocol（实时消息传输协议）。由Adobe Systems公司为Flash播放器和服务器之间音频、视频和数据传输开发的一种开放协议 。在国内被广泛的应用于直播领域。HTTP默认端口为80，RTMP则为1935。

本质上我们通过阅读Adobe的协议规范，通过与服务器建立TCP通信，根据协议格式生成与解析数据即可使用RTMP进行直播。当然我们也可以借助一些实现了RTMP协议的开源库如RTMPDump来完成这一过程。

二 RTMPDump

​ RTMPDump 是一个用来处理RTMP流媒体的开源工具包。它能够单独使用进行RTMP的通信，也可以集成到FFmpeg中通过FFmpeg接口来使用RTMPDump。
注意：android包只是一些命令工具，我们需要源码

​ RTMPDump源码下载

1 交叉编译

​ 在Android中可以直接借助NDK在JNI层调用RTMPDump来完成RTMP通信。但是首先必须得进行交叉编译。

RTMPDump源码结构如下：

​ 在根目录下提供了一个Makefile与一些.c源文件。这里的源文件将会编译出一系列的可执行文件。然后我们需要的并不是可执行文件，真正的对RTMP的实现都在librtmp子目录中。在这个子目录中同样包含了一个Makefile文件。通过阅读Makefile发现，它的源码并不多:OBJS=rtmp.o log.o amf.o hashswf.o parseurl.o。因此我们不进行预编译，即直接放入AS中借助CMakeLists.txt来进行编译。这么做可以让我们方便的对库本身进行调试或修改(实际上我们确实会稍微修改这个库的源码)。

2 AS集成

• 在AS中复制librtmp置于:src/main/cpp/librtmp，并为其编写CMakeLists.txt

#预编译宏
set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -DNO_CRYPTO"  )
#所有源文件放入 rtmp_source 变量
file(GLOB rtmp_source *.c)
#编译静态库
add_library(rtmp STATIC ${rtmp_source} )

• 在app/CMakeLists.txt中导入这个CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
#导入其他目录cmakelist
add_subdirectory(src/main/cpp/librtmp)
add_library(XXX SHARED ...)
#XXX需要链接rtmp库
target_link_libraries(XXX rtmp ...)

一个CmakeList用另外的CmakeList

add_subdirectory(src/main/cpp/librtmp)

编译报错：
fatal error: ‘openssl/ssl.h’ file not found
解决：

set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -DNO_CRYPTO")

二 RTMP视频数据

​ RTMP视频流格式与FLV很相似，通过查看FLV的格式文档，就能够知道RTMP视频数据应该怎么拼接。RTMP中的数据就是由FLV的TAG中的数据区构成。

1 FLV tags 结构

flv分析器打开flv文件
组装rtmp包看的是数据区，从17开始

字段	字节	描述
类型	1	0x08: 音频 0x09: 视频 0x12: 脚本(描述信息)
数据大小	3	数据区的大小，不包括包头。
时间戳	3	当前帧相对时间戳，单位是毫秒。相对于第一个TAG时戳。
时戳扩展	1	如果时戳大于0xFFFFFF，将会存在字节。
流ID	3	总是0
数据区	n	音、视频包

2 数据区(视频数据)

上图从17开始是数据区，注意下表标题是占位不是字节，17（1+7 ：关键帧+高级编码）

字段	占位	描述
帧类型	4	1: 关键帧 2: 普通帧 …
编码ID	4	7: 高级视频编码 AVC …
视频数据	n	AVC则需要下面的AVCVIDEOPACKET

AVCVIDEOPACKET

字段	字节	描述
类型	1	0：AVC 序列头(指导播放器如何解码) 1：其他单元(其他NALU)
合成时间	3	对于AVC,全为0
数据	n	类型不同，数据不同

SPS:Sequence Paramater Set
PPS:Picture Paramater Set

AVC 序列头

​ 在AVCVIDEOPACKET 中如果类型为0，则后续数据为：

类型	字节	说明
版本	1	0x01
编码规格	3	sps[1]+sps[2]+sps[3] (后面说明)
几个字节表示 NALU 的长度	1	0xFF，包长为 （0xFF& 3） + 1，也就是4字节表示
SPS个数	1	0xE1，个数为0xE1 & 0x1F 也就是1
SPS长度	2	整个sps的长度
sps的内容	n	整个sps
pps个数	1	0x01，不用计算就是1
pps长度	2	整个pps长度
pps内容	n	整个pps内容

其他

​ 在AVCVIDEOPACKET 中如果类型为1，则后续数据为：

类型	字节	说明
包长	由AVC 序列头中定义	后续长度
数据	n	H.264数据

一般情况下，组装的RTMPPacket(RTMPDump中的结构体)为：

NALU

​ NALU就是NAL UNIT，nal单元。NAL全称Network Abstract Layer, 即网络抽象层，H.264在网络上传输的结构。一帧图片经过 H.264 编码器之后，就被编码为一个或多个片（slice），而装载着这些片（slice）的载体，就是 NALU 了 。

​ 我们通过x264编码获得一组或者多组 x264_nal_t。结合RTMP，我们需要区分的是SPS、PPS、关键帧与普通帧：

enum nal_unit_type_e
{
    NAL_UNKNOWN     = 0,
    NAL_SLICE       = 1,
    NAL_SLICE_DPA   = 2,
    NAL_SLICE_DPB   = 3,
    NAL_SLICE_DPC   = 4,
    NAL_SLICE_IDR   = 5,    /* ref_idc != 0 */ 		//关键帧片
    NAL_SEI         = 6,    /* ref_idc == 0 */
    NAL_SPS         = 7,					 	  //sps片
    NAL_PPS         = 8,						  //pps片
    NAL_AUD         = 9,
    NAL_FILLER      = 12,
    /* ref_idc == 0 for 6,9,10,11,12 */
};

三 集成x264

​ x264是一个C语言编写的目前对H.264标准支持最完善的编解码库。与RTMPDump一样同样直接在Android中使用，也可以集成进入FFMpeg。

在linux下载编译：

wget https://code.videolan.org/videolan/x264/-/archive/master/x264-master.tar.bz2

1 交叉编译

​ 在Android中使用x264，首先需要预编译出x264的静/动态库

#!/bin/bash

PREFIX=./android/armeabi-v7a
NDK_ROOT=/home/a/android-ndk-r17c
TOOLCHAIN=$NDK_ROOT/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/linux-x86_64

FLAGS="-isysroot $NDK_ROOT/sysroot -isystem $NDK_ROOT/sysroot/usr/include/arm-linux-androideabi -D__ANDROID_API__=17 -g -DANDROID -ffunction-sections -funwind-tables -fstack-protector-strong -no-canonical-prefixes -march=armv7-a -mfloat-abi=softfp -mfpu=vfpv3-d16 -mthumb -Wa,--noexecstack -Wformat -Werror=format-security  -O0 -fPIC"
#--disable-cli 不需要命令行工具
#--enable-static 静态库
#和ffmpeg差不多
./configure \
--prefix=$PREFIX \
--disable-cli \
--enable-static \
--enable-pic \
--host=arm-linux \
--cross-prefix=$TOOLCHAIN/bin/arm-linux-androideabi- \
--sysroot=$NDK_ROOT/platforms/android-17/arch-arm \
--extra-cflags="$FLAGS"

make clean
make install

但是编译x264我们需要注意一点，x264在进行环境检测的时候，使用的是比较宽松的方式，对于我们目前需要编译的android-17为目标来说，编译出的库在使用上会出现问题（对于18以上不会）。

我们需要修改configure脚本，在脚本中搜索cc_check

vim如何搜索：在vim里底线命令模式（进入按/），输入 /cc_check

cc_check() {
	......
 	if [ $compiler_style = MS ]; then
        cc_cmd="$CC conftest.c -Werror=implicit-function-declaration  $(cc_cflags $CFLAGS $CHECK_CFLAGS $2) -link $(cl_ldflags $2 $LDFLAGSCLI $LDFLAGS)"
    else
        cc_cmd="$CC conftest.c -Werror=implicit-function-declaration  $CFLAGS $CHECK_CFLAGS $2 $LDFLAGSCLI $LDFLAGS -o conftest"
 	fi
	......
}  

向cc_cmd内添加 -Werror=implicit-function-declaration 。

 cc_cmd="$CC conftest.c -Werror=implicit-function-declaration $(cc_cflags

生产的头文件和.a库文件在./android/armeabi-v7a对应目录下，集成到Android 项目中去

2 AS集成

指定头文件和.a库文件路径

include_directories(src/main/cpp/include)
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -L${CMAKE_SOURCE_DIR}/src/main/cpp/libs/${ANDROID_ABI}")

target_link_libraries(
                       native-lib
                       rtmp
                       x264
                       log)

IDR

​ 一段h264视频由N组GOP（group of picture）组成，GOP指的就是画面组，一个GOP是一组连续的画面 。之前的学习中我们知道I帧能够独立解码，而P、B需要参考其他帧。

​ 属于I帧的子集，有一种特殊的I帧，被称之为IDR帧，IDR帧的作用为即时刷新。

上面的这张图片描述的是2组GOP。其他I帧与IDR帧的区别就在于：刷新。当解码器解码帧5的时候，可以跨过帧4参考到帧3，普通I帧不会导致解码器的解码信息数据刷新。而IDR帧则会刷新解码需要的SPS、PPS数据，所以帧8不可能跨帧7参考解码。

H.264数据

往RTMP包中填充的是H.264数据，但不是直接将x264编码出来的数据填充进去。

一段包含了N个图像的H.264裸数据，每个NAL之间由：

​ 00 00 00 01 或者 00 00 01

进行分割。在分割符之后的第一个字节，就是表示这个nal的类型。

0x67：sps 0x68:pps 0x65:IDR

即为上面的

NAL_SLICE_IDR 0x65& 0x1f = 5

NAL_SPS 0x67 & 0x1f = 7,
NAL_PPS 0x68 & 0x1f= 8,

在将数据加入RTMPPacket的时候是需要去除分割符的。

码率和帧率

码率越高，视频越清晰，数据越大，但是不是越大越好，有上限值
帧率：1s切换画面次数