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技术解码| 基于ijkplayer的快直播传输层SDK应用实践

腾讯云音视频

发布于 2021-07-12 04:41:18

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导语 | 快直播是对标准直播边缘进行WebRTC改造的一种低延迟直播产品方案，在低延迟的同时，完全兼容标准直播的推流、云端媒体处理能力，并具有CDN强大的分发能力。客户可以从现有的标准直播平滑地迁移到快直播上来，快速实现低迟时直播场景应用[1][2]。快直播接入方式主要有两种：第一种通过浏览器和H5接入标准WebRTC，第二种通过SDK接入升级扩展的WebRTC。一般WebRTC SDK包含全套拉流、解码、渲染等功能，而在传统标准直播的客户中，往往已经有一套播放器和相应的业务逻辑，如何基于现有播放器快速接入快直播低延迟播放能力，成为普遍的客户需求。本文基于使用广泛的具有代表性开源播放器ijkplayer，介绍接入快直播传输层SDK和相关低延迟播放优化。

快直播传输层SDK(libLebConnection)只包含了传输层协议模块，包含信令、建联、RTP、RTCP、NACK和FEC等，并通过前后端配合对传输质量进行优化，实现了较好的QoS/QoE性能[1][2]。主要功能包含AAC和OPUS音频拉流、H.264和H.265视频拉流、并支持视频B帧。同时简化了SDK接口，使用非常方便，如下图所示：

快直播传输层SDK输出是音视频裸数据，非常容易封装成demuxer集成到传统播放器中。下图给出了ijkplayer集成快直播传输层SDK的工作流程，集成工作主要分为两步，第一步将libLebConnection封装实现webrtc_demuxer，第二步根据业务要求实现低延迟播控逻辑。下面以Android arm64为例，介绍具体集成工作。

FFmpeg webrtc demuxer

FFmpeg webrtc demuxer 只要按 FFmpeg 的 AVInputFormat 接口定义来实现ff_webrtc_demuxer，接口包括webrtc_probe，webrtc_read_header，webrtc_read_packet和webrtc_close。具体实现可以见我们SDK提供的webrtc_demuxer.c 源文件。

webrtc demuxer集成到ijkplayer有两种方式：

第一种不改动FFmpeg，通过外部注册的方式集成。ijkplayer目前的FFmpeg是老版本的4.0，支持外部注册的方式注册第三方demuxer，我们可以不改动FFmpeg代码的情况下，使ijkplayer编译webrtc_demuxer.c源文件和链接libLebConnection库，在ff_ffplay.c使用快直播时注册ff_webrtc_demuxer。具体步骤如下：

1. 把头文件leb_conntion_api.h拷贝到ijkplayer/android/contrib/build/ffmpeg-arm64/output/include/下面，再把动态库文件libLebConnection_so.so拷贝到ijkplayer/android/contrib/build/ffmpeg-arm64/output/下面。

2. 修改 ijkplayer/android/ijkplayer/ijkplayer-arm64/src/main/jni/ffmpeg/Android.mk（ijkplayer项目中，此文件软连接到ijkplayer/android/ijkplayer/ijkplayer-armv7a/src/main/jni/ffmpeg/Android.mk）

3. 拷贝webrtc_demuxer.c放入到ijkplayer/ijkmedia/ijkplayer目录下。

4. 修改ijkplayer/ijkmedia/ijkplayer/Android.mk文件，添加webrtc_demuxer.c编译和libLebConnection链接

5. 修改ijkplayer/android/ijkplayer/ijkplayer-arm64/src/main/jni/Application.mk，APP_STL改为c++_shared，这是由于libLebConnection 依赖了 libc++_shared 动态库。

6. 修改ijkmedia/ijkplayer/ff_ffplay.c，添加播放快直播url打开逻辑，注册ff_webrtc_demuxer，并指定 ff_webrtc_demuxer 为 input format 。

第二种新版本FFmpeg已经废弃外部注册demuxer，可以直接修改FFmpeg代码加入webrtc_demuxer到libavformat，编译webrtc_demuxer.c和链接libLebConnection_so.so。

1. 直接将webrtc_demuxer.c拷贝到FFmpeg/libavformat文件夹下，并修改libavformat/Makefile，加入webrtc_demuxer.o编译。

2. 修改libavformat/allformats.c，加入ff_webrtc_demuxer

3. 此时FFmpeg configure需要加入libLebConnection头文件和库的依赖的选项:

“--extra-cflags=-I/path/libLebConnection/include --extra-ldflags=-L/path/libLebConnection/lib/ --extra-libs='-lLebConnection_so -lc++_shared”

4. 修改ijkmedia/ijkplayer/ff_ffplay.c，添加播放快直播url逻辑，注册ff_webrtc_demuxer并指定为 input format 。同第一种方法的第5和6步。

在完成上面集成工作后，ijkplayer就能播放webrtc://开头的快直播url。在ijkplayer demo播放list中添加快直播url，如下图所示:

3.1 低延迟播控优化

由于FFmpeg和ijkplayer有较大buffer缓冲，端到端的延迟依旧比较大，需要针对低延迟进行播控优化，优化分为两部分。

第一部分优化，修改ijkplayer配置，使其适合低延迟播放场景。

1. 直播场景时实时推流，可以开启无限制buffer，这样可以尽可能快的读取数据，避免出现网络拥塞恢复后延迟累积的情况。

ijkMediaPlayer.setOption(IjkMediaPlayer.OPT_CATEGORY_PLAYER, "infbuf", 1);

2. ijkplayer中的buffering逻辑不适合低延迟直播场景，可以关闭。快直播传输层SDK是基于webrtc增强的半可靠传输协议，在一般弱网（20%）下能保证音视频正常播放，极端弱网（50%丢包）场景下，也可以保证音频正常播放，视频低帧率播放。

ijkMediaPlayer.setOption(IjkMediaPlayer.OPT_CATEGORY_PLAYER, "packet-buffering", 0);

3. 需要根据buffer水位调整播放速率，同时开启soundtouch对倍速播放下对PCM进行处理，实现变速不变调。ijkMediaPlayer.setOption(IjkMediaPlayer.OPT_CATEGORY_PLAYER,"soundtouch", 1);

第二部分优化，需要实现根据buffer水位调整播放速率。

下面代码是一个简单的示例，原理就是

当buffer时长大于目标高水位时加快播放速率进行追帧
当buffer时长小于目标低水位时降低播放速率等待新数据
当buffer时长在高低水位区间之内保持正常播放速率

示例中目标高水位为500ms，目标低水位为200ms，实际可以根据业务的延迟要求设置具体阈值。

由于关闭了buffering，那如何来统计卡顿次数和卡顿时长呢。可以通过统计渲染刷新时间间隔来统计。当视频渲染时间间隔大于一定阈值，记一次卡顿次数，并累计进卡顿时长。

3.2 端到端延迟测试

先通过OBS推流时间秒表页面，并进行低延迟编码设置：GOP设2秒，编码模式veryfast，Profile为baseline，并采用zerolatency降低编码延时。

ijkplayer目标buffer水位设置200~300ms，可以稳定流畅播放快直播流，对两端画面的比秒表时间间隔，端到端延迟稳定在800ms左右。当然我们的低延时播控优化示例只是抛砖引玉，客户可能需要在各自的业务场景下进行具体的优化适配。

快直播优异的低延迟性和弱网抗性能已经得到了广泛的认可。我们专门实现了快直播传输层SDK，不仅通过前后端配合优化实现了较好的传输质量，而且简化了使用接口，提升易用性，方便客户在各种场景下应用。本文以传统播放器ijkplayer为例，给出了详细快直播传输层SDK集成方法和播控优化示例，测试结果显示，jikplayer播放快直播，在端到端延迟在800ms下实现稳定流畅的播放。客户可以参考本示例，对原有播放器进行较小改动就可以实现低延迟播放能力。在当下低延迟直播互动潮流中，传统播放器可以借助快直播焕发新的生命力，更好的满足低延迟直播需求。

快直播官网地址：

https://cloud.tencent.com/product/leb

快直播传输层SDK支持Android、IOS、Windows三个终端平台，可以从这里获取：

https://github.com/tencentyun/libLebConnectionSDK

参考

1. 快直播-基于WebRTC升级的低延时直播

https://cloud.tencent.com/developer/article/1760040

2. 腾讯云快直播——超低延迟直播技术方案及应用

https://cloud.tencent.com/developer/article/1736846

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