iOS端屏幕录制开发指南

资讯 1年前 (2021) 千度导航
143 0 0

一、 概述

实现直播过程中共享屏幕分为两个步骤:屏幕数据采集流媒体数据推送。前对于 iOS 来说,屏幕采集需要系统的权限,受制于iOS系统的限制,第三方 app 并没有直接录制屏幕的权限,必须通过系统的功能来实现。

本文将描述iOS系统的屏幕共享的应用、实现、限制、实现细节等方面调研结果。(注:由于iOS 10和之前的系统只支持App内录制屏幕,所以只做简单的介绍,不做详细说明)

二、 应用

屏幕共享早起出现在视频会议当中,后来在一些游戏直播中也出现了大规模应用,Apple早期不支持屏幕共享,但随着直播的盛行,Apple也是根据用户的需求,给予了屏幕共享的支持,推出了 ReplayKit 库来迎合这种场景。

市面上的屏幕共享的场景大致分类如下:

  • 一、:远程操作屏幕 :辅助他人对手机进行操作。如年轻人帮组老年人进行远程设置,客服帮组客户解决软件故障或者使用帮组,有效的解决语言表述低效的问题。
  • 二、:游戏直播:知名游戏主播可以把手机上玩游戏的画面直播给其他人,可以进行游戏教学,游戏解说,让其他人更好的学习游戏技巧。
  • 三、:视频会议,开会房把手机内容给他人观看进行解说,如手机中的邮件内容、图片、文档等,方便参会方快速共享信息,提高沟通效率。

三、 各系统实现屏幕共享

iOS系统上实现屏幕共享的技术,主要在于系统各个版本的差异,下面将针对各个系统版本实现方式和限制性等方面进行比较。 首先,由于需要使用手机的相机和麦克等硬件,无法在模拟器上调试使用。首先我们了解下目前各个版本的覆盖率情况。

系统覆盖率

根据苹果官网的数据显示,截止到2021年6月,iOS系统各个系统版本占有率大致如下图所示,可见,目前iOS13 及以下系统的用户覆盖率不足2%,而iOS14系统的覆盖率约为 90%,iOS13系统的覆盖率约为8 %。顾为了兼顾老版本,目前市面上应用一般会兼容到 iOS 9。

iOS端屏幕录制开发指南

iOS 8

iOS8 以及以前的版本,系统没有提供相应的功能,通过破解系统的功能调用私有的API来实现。由于 iOS8 太过古老而且运行 iOS8 系统的设备也基本上支撑不起来直播的功能,我们这里不做详细讨论,有兴趣的可以研究一下。

iOS 9系统

Apple 在iOS 9 推出了 ReplayKit 框架,提供了录屏功能,但是限制是只能录制本App内的屏幕。录制完成后会生成一个视频文件,只能通过 RPPreviewViewController 来预览,编译生成的文件,录制过程中无法获取数据,只能将最终录制完毕的整个mp4文件提供给开发者,所以实际上并非真正的屏幕的直播共享,无法保证实时性。

iOS 10系统

iOS 10 Apple 推出了 Broadcast Upload Extention 和 Broadcast Setup UI Extention,来解决录屏的问题。

首先介绍一下App Extension,官方文档(Extension的官方文档)。Extension是对 App 的扩展,在一定程度上打破了沙盒的限制,提供了应用间通信的可能。Extension 是一个独立运行的进程,有自己的生命周期。下图所示:

iOS端屏幕录制开发指南

虽然iOS 10 系统解决了之前系统的一系列弊病,但是仍然没能解决只能录制当前app的屏幕内容的问题,这样会限制一些应用的使用场景。

iOS 11系统

iOS 11 的发布正式直播兴盛的年代,为了迎合市场需求,Apple 提供了跨 app 录屏的功能,可以实现录取整个屏幕的功能。 虽然ReplayKit2 已经可以满足开发者的多数需求,但是对于用户来说,这个版本在实现屏幕直播时,需要用户提前在手机设置中配置出屏幕录制的访问控制权限,使屏幕录制按钮显示在系统的上拉管理菜单中,并且在录制时,上拉底部菜单调出快捷管理菜单,并且长按屏幕录制圆形按钮才能开始录制和直播。复杂的操作流程,让用户使用的门槛增高。所以在iOS 11 上屏幕共享功能也显得很单薄。

iOS12系统

iOS 12 在iOS11的基础上进行了优化,并提供了
RPSystemBroadcastPickerView,解决了录制屏幕,用户无需在控制中心手动启动。

总结

结合上面iOS各个系统版本对屏幕录制的限制的分析,从版本稳定性和发布可靠性角度来说,我们应该从iOS12系统开始提供屏幕录制功能,而之前的系统版本不做兼容。如果只录制 app 页面进行直播,那么系统可兼容到iOS 9。

四. 屏幕共享注意事项

  • 由于 iOS 手机屏幕分辨率较高,考虑到内存占用和传输效率,需要对采集图像和处理过程进行优化,一般限制分辨率在720P以内。
  • Extension 子进程有50M内存限制,当在该线程内存超过50M会导致程序崩溃,就是由于这个限制,业界相似的处理方案都会限制其视频质量不超过720P,高端机型的视频针数保持在30之内,低端机型视频帧率保持在10之内。
  • 子进程崩溃会导致页面一直弹提示框,用户只能重启手机来解决该问题。
  • 子进程和 host app 通信,需要看传输的内容选择不同的形式:1、通过配置app group的方式共享文件或者UserDefault。2、进程间通知:CFNotificationCenter,一般开启关闭等可以通过通知实现。3、通过Socket传输,像屏幕分享这样的场景比较适合这么做。

五. anyRTC 屏幕共享实现

anyRTC 视频屏幕共享可有两种实现方式:

  • 一种是在Extension 子进程中通过 Socket 传输发送屏幕共享视频数据到 host app 中,host app中以自采集Push的方式向 SDK 塞流,该方式只能传输一路视频流,要么屏幕共享要么摄像头的视频流。
  • 一种是在Extension 子进程中初始化 SDK, 拉流设置为不订阅其他人的音频和视频,只做发送端。该方式实现了一个客户端可以发送自己的摄像头的视频流,也可以发送屏幕共享的流,只是以两个uid进入同一个频道的形式。

本地Socket传输到host app

思路参考:博客

大致的思路是:本地起一个socket,通过tcp的形式传输到host app,复杂的操作在host app 中进行,有效解决Extension 50M的限制问题。

子进程中直接使用SDK

思路:在Extension中直接使用 SDK ,只做发流,不接收流。同时也要注意Extension 50M的问题(1:应用限制横竖屏直播,要么横盘、要么竖屏,应用横竖屏切换容易导致内存突增。2:低性能机器限制视频的帧率(1~10帧))

1.初始化

设置频道属性为直播模式,并设置为主播角色,启用视频模块

  // 实例化 rtc 对象

  rtcKit = [ARtcEngineKit sharedEngineWithAppId:appId delegate:self];

  [rtcKit setChannelProfile:ARChannelProfileLiveBroadcasting];

  [rtcKit setClientRole:ARClientRoleBroadcaster];

  [rtcKit enableVideo];

2.设置屏幕共享的分辨率

  • 由于子进程中有 50M 限制,为了系统的稳定性建议分辨率不要设置超过720P
  • 根据屏幕的宽高,跟分辨率做换算,计算出最佳的分辨率输出
  • 视频的帧率,如果在低端机型下,建议设置5帧,高端机器不要超过30帧
  • 屏幕共享的清晰度,可以适当调整bitrate,建议不要超过1800
  // 获取当前屏幕的最佳分辨率
  CGSize screenSize = [[UIScreen mainScreen] currentMode].size;
  CGSize boundingSize = CGSizeMake(720, 1280);
  CGFloat mW = boundingSize.width / screenSize.width;
  CGFloat mH = boundingSize.height / screenSize.height;
  if( mH < mW ) {
      boundingSize.width = boundingSize.height / screenSize.height * screenSize.width;
  }
  else if( mW < mH ) {
      boundingSize.height = boundingSize.width / screenSize.width * screenSize.height;
  }
  // 视频编码配置
  ARVideoEncoderConfiguration *config = [[ARVideoEncoderConfiguration alloc] init];
  config.dimensions = boundingSize;
  config.bitrate = 1500;
  config.frameRate = 10;
  config.orientationMode = ARVideoOutputOrientationModeAdaptative;
  [rtcKit setVideoEncoderConfiguration:config];

3.设置使用外部音视频源

  • 设置使用外部视频源采集,打开后内部采集自动关停
  • 设置使用外部音频源采集,打开后内部音频采集自动关停
  // 配置外部视频源
  [rtcKit setExternalVideoSource:YES useTexture:YES pushMode:YES];
  // 推送外部音频帧
  [rtcKit enableExternalAudioSourceWithSampleRate:48000 channelsPerFrame:2];

4.禁止接收音视频

作为屏幕共享端只需要发流,不需要接收流

  // 禁止接收所有音视频流
  [rtcKit muteAllRemoteVideoStreams:YES];
  [rtcKit muteAllRemoteAudioStreams:YES];

5.加入频道

  • 获取 host app 中的用户Id,在进行一层组装,标记为某个人的辅流
  • 获取 host app 中正在使用的频道Id,开始屏幕共享的时候以该用户的辅流的形式进入频道
  // 获取 host app 中的用户Id,在进行一层组装,标记为某个人的辅流
  NSString *uid = [NSString stringWithFormat:@"%@_sub",self.userId];
  // 加入频道
  [rtcKit joinChannelByToken:nil channelId:self.channelId uid:uid joinSuccess:^(NSString * _Nonnull channel, NSString * _Nonnull uid, NSInteger elapsed) {
        NSLog(@"joinSuccess");
  }];

6.发流

  • RPSampleBufferTypeVideo:获取视频数据,并使用外置塞流接口把视频数据发送出去
  • RPSampleBufferTypeAudioApp:获取应用内的声音源,并使用外置塞流接口把音频数据发送出去
  • RPSampleBufferTypeAudioMic:获取麦克风声音源,并使用外置塞流接口把音频数据发送出去
  • 视频塞流,需要对视频数据进行组装,视频类型、时间戳、旋转角度等信息
- (void)processSampleBuffer:(CMSampleBufferRef)sampleBuffer withType:(RPSampleBufferType)sampleBufferType {
    switch (sampleBufferType) {
        case RPSampleBufferTypeVideo:
        {
            // 处理视频数据
            CVPixelBufferRef pixelBuffer = CMSampleBufferGetImageBuffer(sampleBuffer);
            if (pixelBuffer) {
                CMTime timestamp = CMSampleBufferGetPresentationTimeStamp(sampleBuffer);
                ARVideoFrame *videoFrame = [[ARVideoFrame alloc] init];
                videoFrame.format = 12;
                videoFrame.time = timestamp;
                videoFrame.textureBuf = pixelBuffer;
                videoFrame.rotation = [self getRotateByBuffer:sampleBuffer];
                [rtcKit pushExternalVideoFrame:videoFrame];
            }
        }
            break;
        case RPSampleBufferTypeAudioApp:
            
            // 处理音频数据,音频由App产生
            [rtcKit pushExternalAudioFrameSampleBuffer:sampleBuffer type:ARAudioTypeApp];
            break;
        case RPSampleBufferTypeAudioMic:
            
            // 处理音频数据,音频由麦克风产生
            [rtcKit pushExternalAudioFrameSampleBuffer:sampleBuffer type:ARAudioTypeMic];
            break;
        default:
            break;
    }
}

经过上述步骤,便可实现屏幕共享功能。为了方便开发者更能快速上手,可以参考demo快速上手。

iOS 屏幕共享

Android 屏幕共享

版权声明:千度导航 发表于 2021年7月7日 12:33。
转载请注明:iOS端屏幕录制开发指南 | 千度百科

相关文章

暂无评论

暂无评论...