音视频的相关技术

Posted on Wed, 25 Dec 2024 10:36:56 +0800 by LiangMingJian


音视频开发的内容

音视频开发,就是要掌握图像、音频、视频的基础知识,并且学会如何对它们进行采集、渲染、处理、传输等一系列的开发和应用。

  • 采集:它解决的是,数据从哪里来的问题
  • 渲染:它解决的是,数据怎么展现的问题
  • 处理:它解决的是,数据怎么加工的问题
  • 传输:它解决的是,数据怎么共享的问题

每一个门类,都可以深挖,衍生出一个又一个充满技术挑战的话题,比如:如何更高效地渲染画面、如何提高音视频的压缩比,如何优化弱网下的音视频数据传输等等。

采集

采集,它解决的是,数据从哪里来的问题,那么,数据究竟从哪里来的呢 ?

其实无论在哪个平台,图像、视频最初都是来自摄像头,而音频最初都是来自麦克风,因此,做音视频采集,就要掌握如下的技术知识:

  1. 系统的摄像头采集接口是什么,怎么用?比如:Windows:DirectShow,Linux:V4L2,Android:Camera,iOS:AVCaptureSession
  2. 系统的摄像头采集的参数怎么配置,都是什么含义 ?比如:分辨率、帧率、预览方向、对焦、闪光灯 等
  3. 系统的摄像头输出的图像/视频数据,是什么格式,不同格式有什么区别 ?比如:图片:JPEG;视频数据:NV21,NV12,I420 等
  4. 系统的麦克风采集接口是什么,怎么用 ?比如:Windows:DirectShow,Linux:ALSA & OSS,Android:AudioRecord,iOS:Audio Unit
  5. 系统的麦克风采集参数怎么配置,都是什么含义 ?比如:采样率、通道号、位宽等
  6. 系统的麦克风输出的音频数据,是什么格式?比如:PCM

渲染

渲染,它解决的是,数据怎么展现的问题,那么,数据究竟怎么展现呢 ?

其实无论在哪个平台,图像、视频最终都是要绘制到视图上面,而音频最终都是要输出到扬声器,因此,做音视频渲染,就要掌握如下的技术知识:

  1. 系统提供了哪些 API 可以绘制一张图片或者一帧 YUV 图像数据的 ?比如:Windows:DirectDraw, Direct3D, GDI,OpenGL 等,Linux: GDI, OpenGL 等,Android:ImageView,SurfaceView,TextureView,OpenGL 等,iOS: CoreGraphics,OpenGL 等
  2. 系统提供了哪些 API 可以播放一个 mp3 或者 pcm 数据 ?比如:Windows:DirectSound 等,Linux:ALSA & OSS 等,Android:AudioTrack 等,iOS: AudioQueue 等

处理

处理,它解决的是,数据怎么加工的问题,那么,数据究竟可以怎么加工呢 ?首先,我们看看图像/音视频的数据可以做哪些加工 ?

其实无论在哪个平台,图像和音视频的加工,除了系统的 API,大多数都会依赖一些跨平台的第三方库的,通过掌握这些第三方库的原理和使用方法,基本上就可以满足日常音视频处理工作了,这些库包括但不限于:

  1. 图像处理:OpenGL,OpenCV,libyuv,ffmpeg 等
  2. 视频编解码:x264,OpenH264,ffmpeg 等
  3. 音频处理:speexdsp,ffmpeg 等
  4. 音频编解码:libfaac,opus,speex,ffmpeg 等

传输

传输,它解决的是,数据怎么共享的问题,那么,数据究竟怎么共享呢 ?

**共享,最重要的一点,就是协议。**无论什么数据,要想在不同的国家、不同设备之间互联互通,离不开 “标准”,有了 “标准”,大家就能互相读懂对方。因此,研究音视频传输,其实就是在研究协议,具体有哪些协议呢 ?

  1. 音视频在传输前,怎么打包的,如:FLV,ts,mpeg4 等
  2. 直播推流,有哪些常见的协议,如:RTMP,RSTP 等
  3. 直播拉流,有哪些常见的协议,如:RTMP,HLS,HDL,RTSP 等
  4. 基于 UDP 的协议有哪些?如:RTP/RTCP,QUIC 等
参考文件 1: 从开发小白到音视频专家 @卢俊