CN105610824A - 一种基于屏幕镜像及rtsp流媒体框架的屏幕共享方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，其步骤如下：步骤一：服务端开启自定义的RTSP服务及MediaProjection系统服务，开启端口进行监听，等待客户端连接；步骤二：客户端连入后进入RTSP应答流程；步骤三：通过镜像屏幕的方式将主屏幕信息捕获到画板对象上，获取屏幕信息；步骤四：对屏幕信息进行编码，通过RTP打包之后，使用多播形式向客户端进行发送。本发明使用MediaProjecion与VirtualDisplay结合的方式获取屏幕信息，使得APP不仅能够高效的获取屏幕信息，而且保持着跨平台性及类型安全等特性。

Description

一种基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法
技术领域
本发明涉及一种使用MediaProjection进行屏幕数据获取及RTSP流媒体框架进行视频流发布，应用于Android平台与各平台之间的屏幕共享的方法。
背景技术
随着科技发展，智能设备逐渐走进人们生活，Android平台的屏幕共享技术逐渐成为一种新的需求趋势。
传统的屏幕共享技术主要分为两种方式：其一，将获取到的屏幕数据封装成图片格式，通过向客户端发送多张图片，使用图片组成视频进行播放。这种方式不仅占用大量带宽，导致视频帧数低，延迟高，而且效率低，可扩展性差，改变视频质量需要对每张图片进行再处理。其二，将获取到的屏幕信息封装成流数据，在服务端就编码成H.264之类的压缩之后的流数据，使用流媒体传输视频流数据，客户端接收到视频流信息后，只需要简单处理即可进行播放，且对于客户端平台要求低，Android平台、PC平台均可以实现播放，降低了带宽占用率，提高了视频质量。
传统的屏幕信息获取方法由于系统层级的限制，只能使用通过JNI调用帧缓冲器的方式来获取屏幕数据，是造成屏幕共享质量差的主要原因。得益于Android5.0在屏幕显示方式上的改变，同时Android系统新特性的支持，使得开发者可以以较低的代价获取到屏幕数据，极大降低了屏幕共享成本，使得流畅高质量的屏幕共享成为可能。
在流媒体框架上，传统的方式有两种：其一，将视频流信息推送到darwin流媒体服务器上，以其为载体进行视频流的发布，该方式极大的增加了开发成本和屏幕共享功能的使用成本；其二，移植其他开源的流媒体框架项目，主流是将跨平台流媒体框架live555移植到Android平台，使用JNI进行调用，将导致丧失JAVA代码原有的跨平台性与类型安全等特性。
在传输方式上，常规的是单播协议，该协议主要用于点对单点传输，而当面对点到多点传输时，由于没有相应的优化，必须向每个接收者都发送一份数据副本，由此产生的大量数据副本将导致传输效率低下及可扩展性差。
发明内容
本发明针对获取屏幕信息的方式，传统的从Android帧缓冲器获取屏幕信息具有效率低下，耗费大量硬件资源且帧数不高，必须使用JNI方式调用底层硬件设备等缺点，提出了一种基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，使用MediaProjecion与VirtualDisplay结合的方式获取屏幕信息，使得APP不仅能够高效的获取屏幕信息，而且保持着跨平台性及类型安全等特性。
本发明的目的是通过下述技术方法实现的：
一种基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，包括如下步骤：
步骤一：服务端开启自定义的RTSP服务及MediaProjection系统服务，开启端口进行监听，等待客户端连接。
步骤二：客户端连入后进入RTSP应答流程，包括OPTIONS、DESCRIBE、SETUP、PLAY四个阶段。
步骤三：通过镜像屏幕的方式将主屏幕信息捕获到画板对象上，获取屏幕信息。
步骤四：对屏幕信息进行编码，通过RTP打包之后，使用多播形式向客户端进行发送。
本发明步骤一中，将RTSP流媒体框架以服务的形式存在于APP中，符合Android模块化开发的规范，增强其可扩展性，有别于通过JNI调用，在上层实现的RTSP流媒体框架使APP仍然保持跨平台性及类型安全等特性。
本发明步骤二中，在RTSP应答流程中，主要是服务端向客户端提供各种视频流参数，其中包括序列参数集（SPS）、图片参数集（PPS）、媒体名、传输协议、会话标识符等，在PLAY流程中对视频流进行封装打包传输；
本发明步骤三中，通过创建虚拟屏幕的方式，将主屏幕内容镜像到画板上，不仅高效的获得屏幕信息，而且画板上的内容极大的方便了后续编码处理；
本发明步骤四中，使用音视频录制类（MediaRecorder）进行编码，对其进行以下参数设置，包括视频源、视频流输出格式、视频编码格式、视频流分辨率、视频流帧数、视频编码比特率等参数；
本发明步骤四中，RTP数据包的头部信息包括CC（CSRC标识，表示来源）、PT（标明RTP负载格式：编码算法、采样频率、承载通道）、序列号（用于为接收方提供探测数据丢失的方法）、时间戳（记载负载中第一个字节的采样时间）、同步源标识（SSRC，标识产生媒体流的信源）、提供源标识（CSRC）。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
（1）区别于传统屏幕信息获取方案，本发明采用Android5.0的新特性MediaProjection对屏幕信息进行获取，得益于Android系统显示架构的改变，开发者可以更加高效的获取屏幕信息，再通过VirtualDisplay的镜像模式创建一个虚拟SURFACE，方便MediaRecorder获取视频源。
（2）本发明采用自定义的Android上层的RTSP流媒体框架进行视频流的发布，优点在于不需要额外硬件设备，也不需要使用JNI调用，在JAVA层完成RTSP流媒体框架，方便调试，易于扩展，且保持了跨平台性及安全类型等特性。
（3）本发明多播形式进行一点对多点的连接与发送，区别于传统单播形式，信息在每条网络链路上只需传递一次，具有效率高、可扩展性强等优点。
（4）本发明将RTSP流媒体框架在Android平台JAVA层进行实现，弥补了传统流媒体框架的缺陷，极大的方便了后续流媒体框架在Android平台的应用。
（5）本发明面对的Android系统，在屏幕共享中具备了点对多点的条件，为防止因多客户端出现而使得该功能可用性降低的情况出现，在屏幕共享功能中加入了多播协议，对多客户端情况进行优化，使得信息能够高效传输。
（6）本发明针对RTSP流媒体框架，在Android上层实现RTSP流媒体框架，方便对协议进行修改，增强流媒体框架的可扩展性，降低开发难度，还保留了JAVA跨平台及安全类型等特性。
（7）本发明针对视频流发送，传统的单播将导致服务端效率低下且缺乏可扩展性，提出了使用多播的形式进行一点到多点的连接与发送，极大的提高了发送效率。。
附图说明
图1为屏幕共享流程图；
图2为单播协议说明图；
图3为多播协议说明图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
本发明提供了一种基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，流程图如图1所示，其中：实施环境包括服务端120和客户端130，服务端120是具有屏幕显示功能的搭载Android5.0系统或以上的智能设备，且具有WIFI模块（WIreless-FIdelity），能够连接WIFI并收发信息。客户端130是具有屏幕显示功能的能够播放RTSP视频流的搭载Android、IOS、Windows等平台的智能设备，具有WIFI模块或网卡，能够连接网络收发信息。具体实施步骤如下：
步骤101：服务端120启动具有屏幕共享功能的App，开启RTSP服务对端口进行监听，并开启MediaProjection系统服务用于后续屏幕共享功能。
步骤102：客户端130开启能够播放RTSP视频流的播放器，如Android平台的VideoView或PC平台的VLC播放器，设置Uri地址，Uri地址由服务端IP地址及RTSP监听端口号组成。
步骤103：客户端130向服务端120发送OPTIONS请求，以得到服务端120提供的方法，方便后续问答。
步骤104：服务端120接收到了客户端130发送的OPTIONS请求，开启新的工作线程进行后续处理，在服务端120中每个客户都具有独立线程进行相应操作。返回服务端120提供的方法名。此处返回DESCRIBE、SETUP、TEARDOWN、PLAY、PAUSE。
步骤105：客户端130接收到了服务端120的OPTIONS请求答复后，根据答复内容发送DESCRIBE请求给服务端120，以获得服务器的会话描述信息。
步骤106：服务端120接收到DESCRIBE请求之后，根据请求内容提取信息进行设置，保存请求中的IP地址及端口号，开启VirtualDisplay的FLAG_AUTO_MIRROR模式创建虚拟显示镜像屏幕信息，设置MediaRecorder的各项参数将1秒钟的屏幕信息编码成MP4文件进行保存，对保存的MP4文件进行处理，提取出SPS及PPS参数，提取完成之后删除MP4文件。
步骤107：服务端120将提取到的必要媒体参数发回客户端130。
步骤108：客户端130发送SETUP请求，请求会话建立并准备传输。
步骤109：服务端120根据客户端130的请求信息，对视频流的参数进行设置，包括IP地址，RTP端口号，RTCP端口号等。
步骤110：服务端120发回端口号及会话标识符。
步骤111：客户端130检查接受到的信息，如果符合标准，发送PLAY请求给服务端120，请求播放视频流。
步骤112：服务端120接收到客户端130的PLAY请求之后，对MediaRecorder进行设置，包括输出格式、视频编码协议、视频分辨率、视频帧数、视频编码比特率、输出文件，开启MediaRecorder对VirtualDisplay中的屏幕镜像信息进行编码操作，输出文件为LocalSocket，由其中转，对比特流进行处理，去掉比特流开头只保存mdat数据，将数据进行RTP打包处理。由于RTP包大小限制，对NALUs（NetworkAbstractLayerUnit）进行拆分，同时检查流中是否包含有SPS、PPS参数，并根据RFC3984文件，对RTP包头进行设置。
步骤113：将RTP包通过多播协议进行发送，如图2-3所示。
步骤114：客户端130主动关闭RTSP通道，发出TEARDOWN请求。
步骤115：服务端120接收到该请求之后对各流进行置空，并停止屏幕录制，关闭流的传输。
步骤116：服务端120对TEARDOWN请求进行回复。

Claims (9)

1.一种基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，其特征在于所述方法步骤如下：
步骤一：服务端开启自定义的RTSP服务及MediaProjection系统服务，开启端口进行监听，等待客户端连接；
步骤二：客户端连入后进入RTSP应答流程；
步骤三：通过镜像屏幕的方式将主屏幕信息捕获到画板对象上，获取屏幕信息；
步骤四：对屏幕信息进行编码，通过RTP打包之后，使用多播形式向客户端进行发送。
2.根据权利要求1所述的基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，其特征在于所述步骤一中，RTSP流媒体框架以服务的形式存在于APP中。
3.根据权利要求1所述的基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，其特征在于所述步骤二中，RTSP应答流程包括OPTIONS、DESCRIBE、SETUP、PLAY四个阶段。
4.根据权利要求1所述的基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，其特征在于所述步骤二中，在RTSP应答流程中主要是服务端向客户端提供各种视频流参数，其中包括序列参数集、图片参数集、媒体名、传输协议、会话标识符，在PLAY流程中对视频流进行封装打包传输。
5.根据权利要求1所述的基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，其特征在于所述步骤四中，使用音视频录制类进行编码，对其进行以下参数设置：视频源、视频流输出格式、视频编码格式、视频流分辨率、视频流帧数、视频编码比特率。
6.根据权利要求1所述的基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，其特征在于所述步骤四中，RTP数据包的头部信息包括CC、PT、序列号、时间戳、同步源标识、提供源标识。
7.根据权利要求1所述的基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，其特征在于所述服务端是具有屏幕显示功能的搭载Android5.0系统或以上的智能设备，且具有WIFI模块，能够连接WIFI并收发信息。
8.根据权利要求1所述的基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，其特征在于所述客户端是具有屏幕显示功能的能够播放RTSP视频流的搭载Android、IOS、Windows平台的智能设备，具有WIFI模块或网卡，能够连接网络收发信息。
9.根据权利要求1所述的基于屏幕镜像及RTSP流媒体框架的屏幕共享方法，其特征在于所述方法的具体实施步骤如下：
步骤101：服务端启动具有屏幕共享功能的App，开启RTSP服务对端口进行监听，并开启MediaProjection系统服务用于后续屏幕共享功能；
步骤102：客户端开启能够播放RTSP视频流的播放器，设置Uri地址；
步骤103：客户端向服务端发送OPTIONS请求，以得到服务端提供的方法；
步骤104：服务端接收到客户端发送的OPTIONS请求，开启新的工作线程进行后续处理；
步骤105：客户端接收到服务端的OPTIONS请求答复后，根据答复内容发送DESCRIBE请求给服务端，以获得服务器的会话描述信息；
步骤106：服务端接收到DESCRIBE请求之后，根据请求内容提取信息进行设置，保存请求中的IP地址及端口号，开启VirtualDisplay的FLAG_AUTO_MIRROR模式创建虚拟显示镜像屏幕信息，设置MediaRecorder的各项参数将1秒钟的屏幕信息编码成MP4文件进行保存，对保存的MP4文件进行处理，提取出SPS及PPS参数，提取完成之后删除MP4文件；
步骤107：服务端将提取到的必要媒体参数发回客户端；
步骤108：客户端发送SETUP请求，请求会话建立并准备传输；
步骤109：服务端根据客户端的请求信息，对视频流的参数进行设置；
步骤110：服务端发回端口号及会话标识符；
步骤111：客户端检查接受到的信息，如果符合标准，发送PLAY请求给服务端，请求播放视频流；
步骤112：服务端接收到客户端的PLAY请求之后，对MediaRecorder进行设置，开启MediaRecorder对VirtualDisplay中的屏幕镜像信息进行编码操作，输出文件为LocalSocket，由其中转，对比特流进行处理，去掉比特流开头只保存mdat数据，将数据进行RTP打包处理；
步骤113：将RTP包通过多播协议进行发送；
步骤114：客户端主动关闭RTSP通道，发出TEARDOWN请求；
步骤115：服务端接收到该请求之后对各流进行置空，并停止屏幕录制，关闭流的传输；
步骤116：服务端对TEARDOWN请求进行回复。
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