Android之WebRTC介绍

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Android之WebRTC介绍

原文链接 : Introduction to WebRTC on Android

状态：完成

WebRTC被誉为是web长期开源开发的一个新启元，是近年来web开发的最重要创新。WebRTC允许Web开发者在其web应用中添加视频聊天或者点对点数据传输，不需要复杂的代码或者昂贵的配置。目前支持Chrome、Firefox和Opera，后续会支持更多的浏览器，它有能力达到数十亿的设备。

然而，WebRTC一直被误解为仅适合于浏览器。事实上，WebRTC最重要的一个特征是允许本地和web应用间的互操作，很少有人使用到这个特性。

本文将探讨如何在自己的Android应用中植入WebRTC，使用WebRTC Initiative中提供的本地库。这边文章不会讲解如何使用信号机制建立通话，而是重点探讨Android与浏览器中实现的差异性和相似性。下文将讲解Android中实现对应功能的一些接口。如果想要了解WebRTC的基础知识，强烈推荐Sam Dutton’s Getting started with WebRTC。

项目中添加WebRTC

下面的讲解基于Android WebRTC库版本9127.

首先要做的是在应用中添加WebRTC库。 WebRTC Initiative 提供了一种简洁的方式来编译，但尽量不要采用那种方式。取而代之，建议使用原始的io编译版本，可以从maven central repository中获取。

添加WebRTC到工程中，需要在你的依赖中添加如下内容：

1 compile 'io.pristine:libjingle:9127@aar'

同步工程后，WebRTC库就准备就绪。

权限

同其他Android应用一样，使用某些 API 需要申请相应权限。WebRTC也不例外。制作的应用不同，或者需要的功能不同，例如音频或者视频，所需要的权限集也是不同的。请确保按需申请！一个好的视频聊天应用权限集如下：

1 <uses-feature android:name="android.hardware.camera" />
2 <uses-feature android:name="android.hardware.camera.autofocus" />
3 <uses-feature android:glEsVersion="0x00020000" android:required="true" />
4 
5 <uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />
6 <uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO" />
7 <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
8 <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
9 <uses-permission android:name="android.permission.MODIFY_AUDIO_SETTINGS" />

灯光，摄影，工厂

在浏览器中使用WebRTC时，有一些功能完善、说明详细的API可供使用。 navigator.getUserMedia 和 RTCPeerConnection 包含了可能用到的几乎所有功能。结合<video>标签使用，可以显示任何想要显示的本地视频流和远程视频流。

所幸的是Android上也有相同的API，虽然它们的名字有所不同。Android相关的API有VideoCapturerAndroid, VideoRenderer, MediaStream, PeerConnection, 和 PeerConnectionFactory。下面我们将逐一讲解。

在开始之前，需要创建PeerConnectionFactory，这是Android上使用WebRTC最核心的API。

PeerConnectionFactory

Android WebRTC最核心的类。理解这个类并了解它如何创建其他任何事情是深入了解Android中WebRTC的关键。它和我们期望的方式还是有所不同的，所以我们开始深入挖掘它。

首先需要初始化PeerConnectionFactory，如下：

// First, we initiate the PeerConnectionFactory with
// our application context and some options.
PeerConnectionFactory.initializeAndroidGlobals(
    context,
    initializeAudio,
    initializeVideo,
    videoCodecHwAcceleration,
    renderEGLContext);

为了理解这个方法，需要了解每个参数的意义：

context 应用上下文，或者上下文相关的，和其他地方传递的一样。

initializeAudio 是否初始化音频的布尔值。

initializeVideo 是否初始化视频的布尔值。跳过这两个就允许跳过请求API的相关权限，例如数据通道应用。

videoCodecHwAcceleration 是否允许硬件加速的布尔值。

renderEGLContext 用来提供支持硬件视频解码，可以在视频解码线程中创建共享EGL上下文。可以为空——在本文例子中硬件视频解码将产生yuv420帧而非texture帧。

initializeAndroidGlobals也是返回布尔值，true表示一切OK，false表示有失败。如果返回false是最好的练习。更多信息请参考源码。

如果一切ok，可以使用PeerConnectionFactory 的构造函数创建自己的工厂，和其他类一样。

1 PeerConnectionFactory peerConnectionFactory = new PeerConnectionFactory();

行动、获取媒体流、渲染

有了peerConnectionFactory实例，就可以从用户设备获取视频和音频，最终将其渲染到屏幕上。web中可以使用getUserMedia 和<video>。在Android中，没有这么简单，但可以有更多选择！在Android中，我们需要了解VideoCapturerAndroid，VideoSource，VideoTrack和VideoRenderer，先从VideoCapturerAndroid开始。

VideoCapturerAndroid

VideoCapturerAndroid其实是一系列Camera API的封装，为访问摄像头设备的流信息提供了方便。它允许获取多个摄像头设备信息，包括前置摄像头，或者后置摄像头。

1  // Returns the number of camera devices                       
2  VideoCapturerAndroid.getDeviceCount();                        
3                                                              
4  // Returns the front face device name                         
5  VideoCapturerAndroid.getNameOfFrontFacingDevice();            
6  // Returns the back facing device name                        
7  VideoCapturerAndroid.getNameOfBackFacingDevice();             
8                                                              
9  // Creates a VideoCapturerAndroid instance for the device name
10 VideoCapturerAndroid.create(name);

有了包含摄像流信息的VideoCapturerAndroid实例，就可以创建从本地设备获取到的包含视频流信息的MediaStream，从而发送给另一端。但做这些之前，我们首先研究下如何将自己的视频显示到应用上面。

VideoSource/VideoTrack

从VideoCapturer实例中获取一些有用信息，或者要达到最终目标————为连接端获取合适的媒体流，或者仅仅是将它渲染给用户，我们需要了解VideoSource 和 VideoTrack类。

VideoSource允许方法开启、停止设备捕获视频。这在为了延长电池寿命而禁止视频捕获的情况下比较有用。

VideoTrack 是简单的添加VideoSource到MediaStream 对象的一个封装。

我们通过代码看看它们是如何一起工作的。capturer是VideoCapturer的实例，videoConstraints是MediaConstraints的实例。

1  // First we create a VideoSource                                     
2  VideoSource videoSource =                                            
3          peerConnectionFactory.createVideoSource(capturer, videoConstraints);
4                                                                       
5  // Once we have that, we can create our VideoTrack                   
6  // Note that VIDEO_TRACK_ID can be any string that uniquely          
7  // identifies that video track in your application                   
8  VideoTrack localVideoTrack =                                         
9          peerConnectionFactory.createVideoTrack(VIDEO_TRACK_ID, videoSource);

AudioSource/AudioTrack

AudioSource和AudioTrack与VideoSource和VideoTrack相似，只是不需要AudioCapturer 来获取麦克风，audioConstraints是 MediaConstraints的一个实例。

1  // First we create an AudioSource                                    
2  AudioSource audioSource =                                            
3          peerConnectionFactory.createAudioSource(audioConstraints);          
4                                                                       
5  // Once we have that, we can create our AudioTrack                   
6  // Note that AUDIO_TRACK_ID can be any string that uniquely          
7  // identifies that audio track in your application                   
8  AudioTrack localAudioTrack =                                         
9          peerConnectionFactory.createAudioTrack(AUDIO_TRACK_ID, audioSource);

VideoRenderer

通过在浏览器中使用WebRTC，你肯定已经熟悉了使用<Video>标签来显示出从 getUserMedia 方法得到的 MediaStream。但在本地Android中，没有类似<Video>的标签。进入VideoRenderer，WebRTC库允许通过VideoRenderer.Callbacks实现自己的渲染。另外，它提供了一种非常好的默认方式VideoRendererGui。简而言之，VideoRendererGui是一个GLSurfaceView ，使用它可以绘制自己的视频流。我们通过代码看一下它是如何工作的，以及如何添加renderer 到 VideoTrack。

1   // To create our VideoRenderer, we can use the                           
2   // included VideoRendererGui for simplicity                              
3   // First we need to set the GLSurfaceView that it should render to       
4   GLSurfaceView videoView = (GLSurfaceView) findViewById(R.id.glview_call);
5                                                                            
6   // Then we set that view, and pass a Runnable                            
7   // to run once the surface is ready                                      
8   VideoRendererGui.setView(videoView, runnable);                           
9                                                                            
10  // Now that VideoRendererGui is ready, we can get our VideoRenderer      
11  VideoRenderer renderer = VideoRendererGui.createGui(x, y, width, height);
12                                                                           
13  // And finally, with our VideoRenderer ready, we                         
14  // can add our renderer to the VideoTrack.                               
15  localVideoTrack.addRenderer(renderer);

这里要说明的一点是createGui 需要四个参数。这样做是使一个单一的GLSurfaceView 渲染所有视频成为可能。但在实际使用中我们使用了多个GLSurfaceViews，这意味为了渲染正常，x、y一直是0。这让我们了解到实现过程中各个参数的意义。

MediaConstraints

MediaConstraints是支持不同约束的WebRTC库方式的类，可以加载到MediaStream中的音频和视频轨道。具体参考规范查看支持列表。对于大多数需要MediaConstraints的方法，一个简单的MediaConstraints实例就可以做到。

1  MediaConstraints audioConstraints = new MediaConstraints();

要添加实际约束，可以定义KeyValuePairs，并将其推送到约束的mandatory或者optionallist。

MediaStream

现在可以在本地看见自己了，接下来就要想办法让对方看见自己。在web开发时，对MediaStream已经很熟悉了。getUserMedia直接返回MediaStream ，然后将其添加到RTCPeerConnection 传送给对方。在Android上此方法也是通用的，只是我们需要自己创建MediaStream。接下来我们就研究如何添加本地的VideoTrack 和AudioTrack来创建一个合适的MediaStream。

1   // We start out with an empty MediaStream object,                                             
2   // created with help from our PeerConnectionFactory                                           
3   // Note that LOCAL_MEDIA_STREAM_ID can be any string                                          
4   MediaStream mediaStream = peerConnectionFactory.createLocalMediaStream(LOCAL_MEDIA_STREAM_ID);
5                                                                                                 
6   // Now we can add our tracks.                                                                 
7   mediaStream.addTrack(localVideoTrack);                                                        
8   mediaStream.addTrack(localAudioTrack);

Hi，有人在那里吗？

我们现在有了包含视频流和音频流的MediaStream实例，而且在屏幕上显示了我们漂亮的脸庞。现在就该把这些信息传送给对方了。这篇文章不会介绍如何建立自己的信号流，我们直接介绍对应的API方法，以及它们如何与web关联的。AppRTC使用autobahn使得WebSocket连接到信号端。我建议下载下来这个项目来仔细研究下如何在Android中建立自己的信号流。

PeerConnection

现在我们有了自己的MediaStream，就可以开始连接远端了。幸运的是这部分和web上的处理很相似，所以如果对浏览器中的WebRTC熟悉的话，这部分就相当简单了。创建PeerConnection很简单，只需要PeerConnectionFactory的协助即可。

1  PeerConnection peerConnection = peerConnectionFactory.createPeerConnection(
2           iceServers,                                                               
3           constraints,                                                              
4           observer);

参数的作用如下：

iceServers 连接到外部设备或者网络时需要用到这个参数。在这里添加STUN 和 TURN 服务器就允许进行连接，即使在网络条件很差的条件下。

constraints MediaConstraints的一个实例，应该包含offerToRecieveAudio 和 offerToRecieveVideo

observer PeerConnectionObserver实现的一个实例。

PeerConnection 和web上的对应API很相似，包含了addStream、addIceCandidate、createOffer、createAnswer、getLocalDescription、setRemoteDescription 和其他类似方法。下载WebRTC入门来学习如何协调所有工作在两点之间建立起通讯通道，或者AppRTC如何使得一个实时的功能完整的Android WebRTC应用工作的。我们快速浏览一下这几个重要的方法，看它们是如何工作的。

addStream

这个是用来将MediaStream 添加到PeerConnection中的,如同它的命名一样。如果你想要对方看到你的视频、听到你的声音，就需要用到这个方法。

addIceCandidate

一旦内部IceFramework发现有candidates允许其他方连接你时，就会创建IceCandidates 。当通过PeerConnectionObserver.onIceCandidate传递数据到对方时，需要通过任何一个你选择的信号通道获取到对方的IceCandidates。使用addIceCandidate 添加它们到PeerConnection，以便PeerConnection可以通过已有信息试图连接对方。

createOffer/createAnswer

这两个方法用于原始通话的建立。如你所知，在WebRTC中，已经有了caller和callee的概念，一个是呼叫，一个是应答。createOffer是caller使用的，它需要一个sdpObserver，它允许获取和传输会话描述协议Session Description Protocol (SDP)给对方，还需要一个MediaConstraint。一旦对方得到了这个请求，它将创建一个应答并将其传输给caller。SDP是用来给对方描述期望格式的数据（如video、formats、codecs、encryption、resolution、 size等）。一旦caller收到这个应答信息，双方就相互建立的通信需求达成了一致，如视频、音频、解码器等。

setLocalDescription/setRemoteDescription

这个是用来设置createOffer和createAnswer产生的SDP数据的，包含从远端获取到的数据。它允许内部PeerConnection 配置链接以便一旦开始传输音频和视频就可以开始真正工作。

PeerConnectionObserver

这个接口提供了一种监测PeerConnection事件的方法，例如收到MediaStream时，或者发现iceCandidates 时，或者需要重新建立通讯时。这些在功能上与web相对应，如果你学习过相关web开发理解这个不会很困难，或者学习WebRTC入门。这个接口必须被实现，以便你可以有效处理收到的事件，例如当对方变为可见时，向他们发送信号iceCandidates。