安卓局域网视频通信

技术基础与核心概念

局域网通信原理

• 局域网（LAN）：指小范围网络（如家庭、办公室），设备通过路由器/交换机连接,支持高速数据传输。
• 视频通信流程：
  1. 采集：通过摄像头和麦克风获取音视频数据。
  2. 编码：将原始数据压缩为适合传输的格式（如H.264）。
  3. 传输：通过UDP/TCP协议发送数据包。
  4. 解码：接收端解压缩数据并还原画面/声音。
  5. 渲染：将解码后的数据输出到屏幕和扬声器。

关键技术点

实现步骤与代码结构

环境准备

• 依赖配置：
  • 添加CameraX库（摄像头采集）。
  • 集成ExoPlayer（视频渲染）。
  • 使用MediaCodec（硬件编码H.264）。
  • 网络层可选WebRTC（简化信令和NAT穿透）或DatagramSocket（UDP传输）。

核心模块设计

// 伪代码结构示例
public class VideoCommunicator {
    private CameraProvider camera; // 摄像头采集
    private MediaCodec encoder;   // 视频编码器
    private DatagramSocket socket; // UDP传输
    private ExoPlayer player;     // 视频播放器
    public void startCommunication(String targetIP, int port) {
        initCamera();
        initEncoder();
        startNetwork(targetIP, port);
    }
}

关键代码片段

（1）摄像头初始化与数据采集

// 使用CameraX采集预览数据
CameraSelector lensFacing = new CameraSelector.Builder()
    .requireLensFacing(CameraSelector.LENS_FACING_FRONT)
    .build();
cameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(context);
cameraProviderFuture.addListener(() -> {
    Camera camera = cameraProviderFuture.get().bindToLifecycle(this, lensFacing, preview);
}, ContextCompat.getMainExecutor(this));

（2）H.264硬件编码

// 配置MediaCodec为H.264编码器
MediaFormat format = MediaFormat.createVideoFormat(MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_AVC, width, height);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT, MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatSurface);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, 1500_000); // 1.5Mbps
format.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, 25);     // 25fps
encoder = MediaCodec.createEncoderByType(MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_AVC);
encoder.configure(format, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);

（3）UDP数据包发送

// 发送编码后的视频帧
byte[] buffer = new byte[1024  64]; // 64KB缓冲区
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, targetAddress, targetPort);
encoder.start();
while (isRunning) {
    MediaCodec.BufferInfo info = new MediaCodec.BufferInfo();
    int outputIndex = encoder.dequeueOutputBuffer(info, TIMEOUT_USEC);
    if (outputIndex >= 0) {
        ByteBuffer encodedData = encoder.getOutputBuffer(outputIndex);
        packet.setData(encodedData.array(), info.offset, info.size);
        socket.send(packet); // 发送UDP包
        encoder.releaseOutputBuffer(outputIndex, false);
    }
}

常见问题与解决方案

延迟过高或卡顿

音视频不同步

• 原因：音视频数据时间戳未对齐。
• 解决方案：
  • 在编码时为每帧添加MediaCodec.BufferInfo时间戳。
  • 接收端按时间戳排序后再渲染。

测试与调试

测试环境搭建

• 设备要求：两台安卓设备（或模拟器）处于同一局域网。
• 步骤：
  1. 固定一台设备为服务器（监听端口），另一台为客户端（主动连接）。
  2. 使用adb shell命令查看设备IP地址（如168.1.100:8080）。
  3. 在客户端设置目标IP和端口,启动通信。

抓包分析工具

• Wireshark：监听UDP流量,验证数据包是否准确发送。
• 命令行工具：tcpdump捕获设备网络包。

相关问题与解答

问题1：如何优化视频传输的流畅度？

解答：

1. 降低编码复杂度：使用MediaCodec的HEVC（H.265）替代H.264,减少码率。
2. 动态调整分辨率：根据网络带宽动态切换分辨率（如1080p→720p）。
3. 跳帧策略：在网络拥堵时丢弃非关键帧（B帧）,优先传输I帧。

问题2：如何实现多设备同时观看同一视频流？

解答：

1. 组播传输：使用UDP组播（如0.0.1:8080）,所有设备加入同一组播组。
2. 转发架构：一台设备作为服务器，其他设备作为客户端,服务器转发同一流数据。
3. WebRTC扩展：利用WebRTC的SFU（多点分发单元）模式支持多