Linux平台Unity下RTMP|RTSP低延迟播放器技术实现

技术背景

国产操作系统对于确保信息安全、促进技术创新、满足特定需求以及推动经济发展等方面都具有重要意义，多以Linux为基础二次开发。2014年4月8日起，美国微软公司停止了对Windows XP SP3操作系统提供支持，这引起了社会和广大用户的广泛关注和对信息安全的担忧。

国产操作系统具有诸多好处：

  1. 信息安全与可控性提升：国产操作系统在设计和开发过程中，可以更加注重国内的信息安全标准和需求，通过自主研发，能够避免对外部系统的过度依赖，降低数据泄露和信息安全风险。此外，由于源代码掌握在自己手中，国家可以更好地控制操作系统的安全漏洞和后门问题，从而提高整个信息系统的安全可控性。

  2. 促进技术创新与产业发展：发展国产操作系统有助于推动国内软件技术的自主创新，提升整个软件产业的核心竞争力。通过自主研发，可以打破国外操作系统的技术垄断，掌握核心技术，为国内软件产业的发展提供有力支撑。同时，这也将促进相关产业链的发展，包括硬件、中间件、应用软件等，形成良性的产业生态。

  3. 满足特定需求与提升用户体验：国产操作系统可以根据国内用户的特定需求进行定制开发，提供更加符合国内使用习惯的服务和功能。这不仅可以提高用户的满意度和忠诚度，还可以为政府、企业等用户提供更加安全、高效、便捷的信息化解决方案。

  4. 培育新的经济增长点：随着数字经济的快速发展，操作系统作为数字基础设施的重要组成部分，具有巨大的市场潜力和商业价值。发展国产操作系统有助于培育新的经济增长点，推动国内软件产业的快速发展，为国家经济发展注入新的动力。

  5. 增强国家信息安全战略地位：在信息化时代，信息安全已成为国家安全的重要组成部分。发展国产操作系统有助于提升国家信息安全战略地位，增强国家在网络空间的话语权和影响力。

在发布国产操作系统|Linux平台的RTMP|RTSP直播播放SDK之前，大牛直播SDK（官方）在Windows、Android、iOS平台已经有了非常成熟的技术积累，功能齐全、稳定性高、超低延迟、超低资源占用，推进到Linux平台是顺理成章的。国产操作系统和Linux上的RTMP|RTSP直播播放模块，视频绘制使用XLib相关库实现, 音频输出使用PulseAudio和Alsa Lib，除了常规功能如实时静音、快照、buffer time设定、网络自动重连等，RTMP支持扩展H265播放, RTSP也支持H265播放。

Linux原生的RTSP、RTMP播放模块这里我们不做赘述，本文主要讲的是如何在Linux平台构建Unity下的RTSP和RTMP低延迟直播播放。

技术实现

国产操作系统和Linux平台下，Unity环境的播放器，和Windows、Android、iOS平台基础流程并无大的差异，简单来说，通过调用原生的播放模块，回调解码后的YUV或RGB数据，投递到Unity侧，在Unity下完成绘制，这里就需要原生的RTMP、RTSP播放模块，拉流解码延迟非常低，数据投递效率非常高，无图无真相：

Linux平台，我们是回调的YUV的数据，也就是 NT_SP_E_VIDEO_FRAME_FROMAT_I420：

        /*定义视频帧图像格式*/
        public enum NT_SP_E_VIDEO_FRAME_FORMAT : uint
        {
            NT_SP_E_VIDEO_FRAME_FORMAT_RGB32 = 1, // 32位的rgb格式, r, g, b各占8, 另外一个字节保留, 内存字节格式为: bb gg rr xx, 主要是和windows位图匹配, 在小端模式下，按DWORD类型操作，最高位是xx, 依次是rr, gg, bb
            NT_SP_E_VIDEO_FRAME_FORMAT_ARGB = 2, // 32位的argb格式，内存字节格式是: bb gg rr aa 这种类型，和windows位图匹配
            NT_SP_E_VIDEO_FRAME_FROMAT_I420 = 3, // YUV420格式, 三个分量保存在三个面上
        }

开始播放之前，把回调设置下去：

//video frame callback (YUV/RGB)
videoctrl[sel].sdk_video_frame_call_back_ = new VideoControl.SetVideoFrameCallBack(SDKVideoFrameCallBack);
videoctrl[sel].video_frame_call_back_ = new SP_SDKVideoFrameCallBack(NT_SP_SetVideoFrameCallBack);
NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetVideoFrameCallBack(videoctrl[sel].player_handle_, (Int32)NT.NTSmartPlayerDefine.NT_SP_E_VIDEO_FRAME_FORMAT.NT_SP_E_VIDEO_FRAME_FROMAT_I420, window_handle_, videoctrl[sel].video_frame_call_back_);

UInt32 flag = NTSmartPlayerSDK.NT_SP_StartPlay(videoctrl[sel].player_handle_);

视频帧结构：

    /*定义视频帧结构.*/
    [StructLayoutAttribute(LayoutKind.Sequential)]
    public struct NT_SP_VideoFrame
    {
        public Int32 format_;  // 图像格式, 请参考NT_SP_E_VIDEO_FRAME_FORMAT
	    public Int32 width_;   // 图像宽
	    public Int32 height_;  // 图像高

        public Int64 timestamp_; // 时间戳, 一般是0,不使用, 以ms为单位的

	    //具体的图像数据, argb和rgb32只用第一个, I420用前三个
	    public IntPtr plane0_;
	    public IntPtr plane1_;
	    public IntPtr plane2_;
	    public IntPtr plane3_;

	    // 每一个平面的每一行的字节数，对于argb和rgb32，为了保持和windows位图兼容，必须是width_*4
	    // 对于I420, stride0_ 是y的步长, stride1_ 是u的步长, stride2_ 是v的步长,
	    public Int32 stride0_;
	    public Int32 stride1_;
	    public Int32 stride2_;
	    public Int32 stride3_;
    }

开始播放：

/*
 * SmartPlayerLinuxMono.cs
 * Author: daniusdk.com
 */
public void StartPlayer(int sel)
{
	Debug.Log("StartPlayer++, sel: " + sel);

	if (videoctrl[sel].is_playing_)
	{
		Debug.Log("StartPlayer, already started.. sel: " + sel);
		return;
	}

	lock (videoctrl[sel].frame_lock_)
	{
		videoctrl[sel].cur_video_frame_ = null;
	}

	if (!OpenPlayerHandle(sel))
	{
		Debug.LogError("call OpenPlayerHandle failed, sel:" + sel);
		return;
	}

	//video frame callback (YUV/RGB)
	videoctrl[sel].sdk_video_frame_call_back_ = new VideoControl.SetVideoFrameCallBack(SDKVideoFrameCallBack);
	videoctrl[sel].video_frame_call_back_ = new SP_SDKVideoFrameCallBack(NT_SP_SetVideoFrameCallBack);
	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetVideoFrameCallBack(videoctrl[sel].player_handle_, (Int32)NT.NTSmartPlayerDefine.NT_SP_E_VIDEO_FRAME_FORMAT.NT_SP_E_VIDEO_FRAME_FROMAT_I420, window_handle_, videoctrl[sel].video_frame_call_back_);

	UInt32 flag = NTSmartPlayerSDK.NT_SP_StartPlay(videoctrl[sel].player_handle_);

	if (flag == DANIULIVE_RETURN_OK)
	{
		videoctrl[sel].is_need_get_frame_ = true;
		Debug.Log("NT_SP_StartPlay succeed, sel:" + sel);
	}
	else
	{
		NTSmartPlayerSDK.NT_SP_Close(videoctrl[sel].player_handle_);
		videoctrl[sel].player_handle_ = IntPtr.Zero;

		videoctrl[sel].is_need_get_frame_ = false;
		Debug.LogError("NT_SP_StartPlay failed, sel:" + sel);
	}

	videoctrl[sel].is_playing_ = true;
}

其中，调用的OpenPlayerHandle()实现如下：

/*
 * SmartPlayerLinuxMono.cs
 * Author: daniusdk.com
 */
private bool OpenPlayerHandle(int sel)
{
	if (videoctrl[sel].player_handle_ != IntPtr.Zero)
		return true;

	window_handle_ = IntPtr.Zero;

	videoctrl[sel].player_handle_ = new IntPtr();
	UInt32 ret_open = NTSmartPlayerSDK.NT_SP_Open(out videoctrl[sel].player_handle_, window_handle_, 0, IntPtr.Zero);
	if (ret_open != 0)
	{
		Debug.LogError("call NT_SP_Open failed, sel: " + sel);
		return false;
	}

	if (IntPtr.Zero == videoctrl[sel].player_handle_)
		return false;

	videoctrl[sel].event_call_back_ = new SP_SDKEventCallBack(NT_SP_SDKEventCallBack);
	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetEventCallBack(videoctrl[sel].player_handle_, window_handle_, videoctrl[sel].event_call_back_);
	videoctrl[sel].sdk_event_call_back_ = new VideoControl.SetEventCallBack(SDKEventCallBack);


	/* ++ 播放前参数配置可加在此处 ++ */

	int play_buffer_time_ = 0;
	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetBuffer(videoctrl[sel].player_handle_, play_buffer_time_);                 //设置buffer time

	//int is_using_tcp = 1;        //TCP模式
	//NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetRTSPTcpMode(videoctrl[sel].player_handle_, is_using_tcp);

	int timeout = 10;
	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetRtspTimeout(videoctrl[sel].player_handle_, timeout);

	int is_auto_switch_tcp_udp = 1;
	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetRtspAutoSwitchTcpUdp(videoctrl[sel].player_handle_, is_auto_switch_tcp_udp);

	Boolean is_mute_ = false;
	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetMute(videoctrl[sel].player_handle_, is_mute_ ? 1 : 0);                    //是否启动播放的时候静音

	int is_fast_startup = 1;
	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetFastStartup(videoctrl[sel].player_handle_, is_fast_startup);              //设置快速启动模式

	Boolean is_low_latency_ = false;
	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetLowLatencyMode(videoctrl[sel].player_handle_, is_low_latency_ ? 1 : 0);    //设置是否启用低延迟模式

	//设置旋转角度(设置0， 90， 180， 270度有效，其他值无效)
	int rotate_degrees = 0;
	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetRotation(videoctrl[sel].player_handle_, rotate_degrees);

	int volume = 100;
	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetAudioVolume(videoctrl[sel].player_handle_, volume);	//设置播放音量, 范围是[0, 100], 0是静音，100是最大音量, 默认是100

	// 设置上传下载报速度
	int is_report = 0;
	int report_interval = 2;
	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetReportDownloadSpeed(videoctrl[sel].player_handle_, is_report, report_interval);

	//设置播放URL
	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_SetURL(videoctrl[sel].player_handle_, videoctrl[sel].playback_url_);
	/* -- 播放前参数配置可加在此处 -- */

	return true;
}

停止播放：

/*
 * SmartPlayerLinuxMono.cs
 * Author: daniusdk.com
 */
private void StopPlayer(int sel)
{
	Debug.Log("StopPlayer++, sel: " + sel);

	videoctrl[sel].is_need_get_frame_ = false;
	videoctrl[sel].is_need_init_texture_ = false;

	if (videoctrl[sel].player_handle_ == IntPtr.Zero)
	{
		return;
	}

	UInt32 flag = NTSmartPlayerSDK.NT_SP_StopPlay(videoctrl[sel].player_handle_);
	if (flag == DANIULIVE_RETURN_OK)
	{
		Debug.Log("call NT_SP_StopPlay succeed, sel: " + sel);
	}
	else
	{
		Debug.LogError("call NT_SP_StopPlay failed, sel: " + sel);
	}

	NTSmartPlayerSDK.NT_SP_Close(videoctrl[sel].player_handle_);
	videoctrl[sel].player_handle_ = IntPtr.Zero;

	videoctrl[sel].is_playing_ = false;
}

具体回调处理：

    private void SDKVideoFrameCallBack(UInt32 status, IntPtr frame, int sel)
    {
        //这里拿到回调frame，进行相关操作
        NT_SP_VideoFrame video_frame = (NT_SP_VideoFrame)Marshal.PtrToStructure(frame, typeof(NT_SP_VideoFrame));

        VideoFrame  u3d_frame = new VideoFrame();

        u3d_frame.width_  = video_frame.width_;
        u3d_frame.height_ = video_frame.height_;

        u3d_frame.timestamp_ = (UInt64)video_frame.timestamp_;

        int d_y_stride = video_frame.width_;
        int d_u_stride = (video_frame.width_ + 1) / 2;
        int d_v_stride = d_u_stride;

        int d_y_size = d_y_stride * video_frame.height_;
        int d_u_size = d_u_stride * ((video_frame.height_ + 1) / 2);
        int d_v_size = d_u_size;

        int u_v_height = ((u3d_frame.height_ + 1) / 2);

        u3d_frame.y_stride_ = d_y_stride;
        u3d_frame.u_stride_ = d_u_stride;
        u3d_frame.v_stride_ = d_v_stride;

        u3d_frame.y_data_ = new byte[d_y_size];
        u3d_frame.u_data_ = new byte[d_u_size];
        u3d_frame.v_data_ = new byte[d_v_size];


        CopyFramePlane(u3d_frame.y_data_, d_y_stride,
            video_frame.plane0_, video_frame.stride0_, u3d_frame.height_);

        CopyFramePlane(u3d_frame.u_data_, d_u_stride,
           video_frame.plane1_, video_frame.stride1_, u_v_height);

        CopyFramePlane(u3d_frame.v_data_, d_v_stride,
           video_frame.plane2_, video_frame.stride2_, u_v_height);

        lock (videoctrl[sel].frame_lock_ )
        {
            videoctrl[sel].cur_video_frame_ = u3d_frame;
            //Debug.LogError("sel: " + sel + " w:" + u3d_frame.width_ + "h:" + u3d_frame.height_);
        }
    }

Unity层拿到video frame后，刷新即可：

    private void UpdateProc(int sel)
    {
       VideoFrame video_frame = null;

        lock (videoctrl[sel].frame_lock_)
        {
            video_frame = videoctrl[sel].cur_video_frame_;

            videoctrl[sel].cur_video_frame_ = null;
        }

        if ( video_frame == null )
            return;

        if (!videoctrl[sel].is_need_get_frame_)
            return;

        if (videoctrl[sel].player_handle_ == IntPtr.Zero )
            return;

        if ( !videoctrl[sel].is_need_init_texture_)
        {
            if (  video_frame.width_ != videoctrl[sel].video_width_
                || video_frame.height_ != videoctrl[sel].video_height_
                || video_frame.y_stride_ != videoctrl[sel].y_row_bytes_
                || video_frame.u_stride_ != videoctrl[sel].u_row_bytes_
                || video_frame.v_stride_ != videoctrl[sel].v_row_bytes_ )
            {
                videoctrl[sel].is_need_init_texture_ = true;
            }
        }

        if (videoctrl[sel].is_need_init_texture_)
        {
            if (InitYUVTexture(video_frame, sel))
            {
                videoctrl[sel].is_need_init_texture_ = false;
            }
        }

        UpdateYUVTexture(video_frame, sel);
    }

UpdateYUVTexture相关实现：

    private void UpdateYUVTexture(VideoFrame video_frame, int sel)
    {
        if (video_frame.y_data_ == null || video_frame.u_data_ == null || video_frame.v_data_ == null)
        {
            Debug.Log("video frame with null..");
            return;
        }

        if (videoctrl[sel].yTexture_ != null)
        {
            videoctrl[sel].yTexture_.LoadRawTextureData(video_frame.y_data_);
            videoctrl[sel].yTexture_.Apply();
        }

        if (videoctrl[sel].uTexture_ != null)
        {
            videoctrl[sel].uTexture_.LoadRawTextureData(video_frame.u_data_);
            videoctrl[sel].uTexture_.Apply();
        }

        if (videoctrl[sel].vTexture_ != null)
        {
            videoctrl[sel].vTexture_.LoadRawTextureData(video_frame.v_data_);
            videoctrl[sel].vTexture_.Apply();
        }
    }

技术总结

以上是Linux平台下Unity RTMP、RTSP直播播放器大概的实现参考，随着国产操作系统的推进，Linux下RTMP、RTSP高质量的播放器需求越来越大，Unity下，可以实现和Windows、Android等平台统一开发管理，非常方便。感兴趣的公司或开发者，可以单独跟我沟通探讨。

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