固阳音箱协会

直播技术总结(三)ijkplayer的一些问题优化记录

何俊林2019-02-09 13:28:08

前言:ijkplayer中一些问题记录优化,看下Agenda:

  • 在弱网时如何优化

  • ijkplayer播放卡顿如何优化

  • 如何支持https链接播放?

  • 如何降低ijkplayer延迟效应

  • ijkplayer中音视频同步,是如何做的?

一、在弱网时如何优化

好的网络下视音频能够得到及时的发送,不会造成视音频数据在本地的堆积,直播效果流畅,延时较小。而在弱网网络环境下,视音频数据发送不出去,则需要我们对视音频数据进行处理。差网络环境下对视音频数据一般有四种处理方式:缓存区设计、网络检测、丢帧处理、降码率处理。

1、缓冲区设计 
视音频数据传入缓冲区,发送者从缓冲区获取数据进行发送,这样就形成了一个异步的生产者消费者模式。生产者只需要将采集、编码后的视音频数据推送到缓冲区,而消费者则负责从这个缓冲区里面取出数据发送。

视音频缓冲区

上图中只显示了视频帧,显然里面也有相应的音频帧。要构建异步的生产者消费者模式,Java中使用LinkedBlockingQueue,可以对之后进行丢帧、插入、取出等处理。

2、网络检测 
差网络处理过程中一个重要的过程是网络检测,当网络变差的时候能够快速地检测出来,然后进行相应的处理,这样对网络反应就比较灵敏,效果就会好很多。通过实时计算每秒输入缓冲区的数据和发送出去数据,如果发送出去的数据小于输入缓冲区的数据,那么说明网络带宽不行,这时候缓冲区的数据会持续增多,这时候就要启动相应的机制。

3、丢帧处理 
当检测到网络变差的时候,丢帧是一个很好的应对机制。视频经过编码后有关键帧和非关键帧,关键帧也就是一副完整的图片,而非关键帧描述图像的相对变化。 
丢帧策略多钟多样,可以自行定义,一个需要注意的地方是:如果要丢弃P帧(非关键帧),那么需要丢弃两个关键帧之间的所有非关键帧,不然的话会出现马赛克。对于丢帧策略的设计因需求而异,可以自行进行设计。如下我一个丢帧实例: 
当CPU在处理视频帧的时候处理得太慢,默认的音视频同步方案是视频同步到音频, 导致了音频播放过快,视频跟不上。 
在ff_ffplay_options.h中,找到如下代码: 

可以通过修改 framedrop 的值来解决不同步的问题,framedrop 是在视频帧处理不过来的时候丢弃一些帧达到同步的效果。具体设置,在上层Java层中IjkVideoView中:

默认ijkplayer中是1,你可以自行,修改这个值。

4、降码率 
Android中,如果使用了硬编进行编码,在差网络环境下,我们可以实时改变硬编的码率,从而使直播更为流畅。当检测到网络环境较差的时候,在丢帧的同时,我们也可以降低视音频的码率。在Android sdk版本大于等于19的时候,可以通过传递参数给MediaCodec,从而改变硬编编码器出来数据的码率。

  1. Bundle bitrate = new Bundle();

  2. bitrate.putInt(MediaCodec.PARAMETER_KEY_VIDEO_BITRATE, bps * 1024);

  3. mMediaCodec.setParameters(bitrate);

二、ijkplayer播放卡顿如何优化

在做音频播放的时候,使用的是开源的ijkplayer播放器,ijkplayer解码使用的是ffmpeg,声音输出使用的是audiotrack,在某机型上面播放遇到锁屏、返回后台、点击home键的时候会出现声音卡顿的现象,会输出下面的log

  1. W/AudioTrack: releaseBuffer() track 0xcce8b600

  2. disabled due to previous underrun, restarting

我实现播放调用步骤是在AsyncTask中,查阅资料发现是因为在线程中播放造成的问题,经过查看asynctask构造方法发现,asynctask会把线程的优先级设置为THREAD_PRIORITY_BACKGROUND后台线程,于是我将线程的优先级设置为THREAD_PRIORITY_URGENT_AUDIO,解决了播放卡顿的问题,我猜测播放线程优先级降低,系统分配时间片会减少,会导致底层ijk读数据输出数据时得不到及时的回应,audiotrack频繁的releasebuffer,restarting声道,造成卡顿。 

三、如何支持https链接播放?

如果你的项目要进行加密播放HLS协议的视频,要想支持https,须要在普通编译的基础上,进行一些配置。

接下来我们来编译openssl

1.init openssl

  1. $ cd ..    进入到ijkplayer的目下

  2. $ ./init-android-openssl.sh  

  3. 去远程仓库拉取openssl的远程代码,如果是iOS的,这里是init-ios-openssl.h

2.compile openssl

  1. $ cd android/contrib

  2. $ ./compile-openssl.sh clean

  3. $ ./compile-openssl.sh all

经过以上步骤已经编译好openssl了,然后我们执行一下方法

  1. $./compile-ffmpeg.sh clean

  2. 编译ffmpeg软解码库,这个过程会生成各种架构的ffmpeg 这个过程比较耗时

  3. $./compile-ffmpeg.sh all

四、如何降低ijkplayer延迟效应

通过修改源文件,因为ijkplayer实际上是基于ffplay.c实现的: 
ijkmedia>ijkplayer>ff_ffplay.c这个文件

  1. static double vp_duration(VideoState *is, Frame *vp, Frame *nextvp) {

  2.    if(vp->serial == nextvp->serial) {

  3.        doubleduration = nextvp->pts - vp->pts;

  4.    if(isnan(duration) || duration <=0||

  5.       duration > is->max_frame_duration)

  6.        return vp->duration;

  7.      else

  8.       return duration;

  9.   }else{

  10.    return 0.0;

  11.  }

  12. }

直接换成:

  1. static double vp_duration(VideoState*is,Frame*vp,Frame*nextvp) {

  2.     return vp->duration;

  3. }

2、接着改staticintffplay_video_thread这个方法:

  1. static int ffplay_video_thread(void*arg){

  2.    FFPlayer*ffp = arg;

  3.    VideoState*is = ffp->is;

  4.    AVFrame*frame =av_frame_alloc();

  5.    doublepts;

  6.    doubleduration;

  7.    intret;

  8.    AVRationaltb = is->video_st->time_base;

  9.    //注释如下一行代码

  10.    //AVRational frame_rate = av_guess_frame_rate(is->ic,

  11.    //is->video_st, NULL);

  12.    //......省略部分代码

  13.    //注释如下一行代码

  14.    //duration = (frame_rate.num && frame_rate.den

  15.    //? av_q2d((AVRational)  {frame_rate.den, frame_rate.num}) : 0);

  16.    //直接这里写出

  17.    duration=0.01;

  18.   //........

  19. }

改完后发现延迟明显降低,高分辨率开启硬解码,不支持的话会自动切换到软解,就算开启mediacodec,如果设备不支持,显示的解码器也是avcodec软解。 

五、ijkplayer中音视频同步,是如何做的?

对于播放器来说,音视频同步是一个关键点,同时也是一个难点,同步效果的好坏,直接决定着播放器的质量。通常音视频同步的解决方案就是选择一个参考时钟(主 clock),播放时读取音视频帧上的时间戳,同时参考当前时钟参考时钟(主 clock)上的时间来安排播放。如下图所示:

  • 如果音视频帧的播放时间大于当前参考时钟上的时间,则不急于播放该帧,直到参考时钟达到该帧的时间戳;

  • 如果音视频帧的时间戳小于当前参考时钟上的时间,则需要“尽快”播放该帧或丢弃,以便播放进度追上参考时钟。

参考时钟的选择也有多种方式:

  • 选取视频时间戳作为参考时钟源

  • 选取音频时间戳作为参考时钟源

  • 选取外部时间作为参考时钟源

考虑人对视频、和音频的敏感度,在存在音频的情况下,优先选择音频作为主时钟源。

ijkplayer在默认情况下也是使用音频作为参考时钟源,我们可以找到ff_ffplay.c文件中,处理同步的过程主要在视频渲染video_refresh_thread的线程中:

从上述实现可以看出,该方法中主要循环做两件事情:

  • 休眠等待,remaining_time的计算在video_refresh中

  • 调用video_refresh方法,刷新视频帧

可见同步的重点是在video_refresh中,下面看该方法一些关键部分:

lastvp是上一帧,vp是当前帧,last_duration则是根据当前帧和上一帧的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),计算出来上一帧的显示时间,经过compute_target_delay方法,计算出显示当前帧需要等待的时间。

在compute_target_delay函数中,如果发现当前主Clock源不是video,则计算当前视频时钟与主时钟的差值:

  • 如果当前视频帧落后于主时钟源,则需要减小下一帧画面的等待时间;

  • 如果视频帧超前,并且该帧的显示时间大于显示更新门槛,则显示下一帧的时间为超前的时间差加上上一帧的显示时间

  • 如果视频帧超前,并且上一帧的显示时间小于显示更新门槛,则采取加倍延时的策略。

回到video_refresh函数中,有如下逻辑:

frame_timer实际上就是上一帧的播放时间,而frame_timer + delay实际上就是当前这一帧的播放时间,如果系统时间还没有到当前这一帧的播放时间,直接跳转至display,而此时is->force_refresh变量为0,不显示当前帧,进入video_refresh_thread中下一次循环,并睡眠等待。

如果当前这一帧的播放时间已经过了,并且其和当前系统时间的差值超过了AV_SYNC_THRESHOLD_MAX,则将当前这一帧的播放时间改为系统时间,并在后续判断是否需要丢帧,其目的是为后面帧的播放时间重新调整frame_timer,如果缓冲区中有更多的数据,并且当前的时间已经大于当前帧的持续显示时间,则丢弃当前帧,尝试显示下一帧。

否则进入正常显示当前帧的流程,调用video_display2开始渲染。

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