Android 音视频开发之交叉编译

鹿人戛
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前言

本文分别为：

  • 交叉编译
  • Clang交叉编译
  • X264
  • FAAC
  • CameraX

今天来说一下关于今天先说一下音视频交叉编译一些内容🤨

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9.架构大合集，轻松应对工作需求
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整理不易，关注一下吧。开始进入正题，ღ( ´･ᴗ･` ) 🤔

一丶什么是交叉编译

在一种计算机环境中运行的编译程序，能编译出在另外一种环境下运行的代码，我们就称这种编译器支持交叉编译。这个编译过程就叫交叉编译。

简单地说，就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。

这里需要注意的是所谓平台，实际上包含两个概念：

1. 体系结构（Architecture）
2. 操作系统（OperatingSystem）

同一个体系结构可以运行不同的操作系统；同样，同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。

举例来说:

我们常说的x86 Linux平台实际上是Intel x86体系结构和Linux for x86操作系统的统称；而x86WinNT平台实际上是Intel x86体系结构和Windows NT for x86操作系统的简称。

要进行交叉编译，我们需要在主机平台上安装对应的交叉编译工具链（crosscompilation tool chain），然后用这个交叉编译工具链编译我们的源代码，最终生成可在目标平台上运行的代码。常见的交叉编译例子如下：

  • 在Windows PC上，利用ADS（ARM 开发环境），使用armcc编译器，则可编译出针对ARM CPU的可执行代码。
  • 在Linux PC上，利用arm-linux-gcc编译器，可编译出针对Linux ARM平台的可执行代码。
  • 在Windows PC上，利用cygwin环境，运行arm-elf-gcc编译器，可编译出针对ARM CPU的可执行代码。

1.1、为什么要使用交叉编译

有时是因为目的平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器，而我们又需要这个编译器的某些特征；

有时是因为目的平台上的资源贫乏，无法运行我们所需要编译器；

有时又是因为目的平台还没有建立，连操作系统都没有，根本谈不上运行什么编译器。

1.2 、本地编译和交叉编译的比较

本地编译：本地编译可以理解为，在当前编译平台下，编译出来的程序只能放到当前平台下运行。平时 我们常见的软件开发，都是属于本地编译。比如，我们在 x86 平台上，编写程序并编译成可执行程序。 这种方式下，我们使用 x86 平台上的工具，开发针对 x86 平台本身的可执行程序，这个编译过程称为本地编译。

交叉编译：交叉编译可以理解为，在当前编译平台下，编译出来的程序能运行在体系结构不同的另一种 目标平台（该平台自己不能干，所以让其它平台来干）上，但是编译平台本身却不能运行该程序。比如，我们在 x86 平台上，编写程序并编译成能运行在 ARM 平台的程序，编译得到的程序在 x86 平台上是不能运行的，必须放到 ARM 平台上才能运行。

二丶Clang 交叉编译

添加NDK编译环境变量

2.1.下载NDK

滴

2.2.安装NDK

下载NDK，并解压 这里下载了 android-ndk-r21b，解压到 /home/temp/programs/android-ndk-r21b

image.png

2.3. 添加系统环境变量

vim etc/profile

export PATH=PATH:/root/ndk/android−ndk−r21dexportSYSROOT="PATH:/root/ndk/android-ndk-r21d export SYSROOT="NDK/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64/sysroot/" export ANDROID_GCC="$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64/bin/x86_64-linuxandroid24-clang"

2.4.生效环境变量

source /etc/profile

$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64/bin/aarch64-linux-android26-clang++
main.cpp -o hello

这里NDK用的是r19及以上的版本。

2.5.写main.cpp文件

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("hello world\n");
    return 0;
}

2.6.写交叉编译脚本 generate.sh

由于命令比较短，也可直接在命令行里写。 新建generate.sh，并给执行权限 ： chmod +x generate.sh

export NDK=/home/temp/programs/android-ndk-r21b
$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64/bin/aarch64-linux-android26-clang++
main.cpp -o hello

使用了NDK 默认安装的工具链，按照官网说明，NDK在r21之后，NDK 默认安装的工具链可供使用。

可以不需要使用 make_standalone_toolchain.py 脚本生成独立工具链来使用。

这样使用自带的工具链就比较方便，不用再配置 sysroot 等编译选项。

其中NDK为自己解压的目录。

编译器要选择自己手机的架构，这里用的是arm64，所以是aarch64-linux-android。

编译器要选择android的api版本，这里用的是anroid 8.0.0，对应api是26。

Android NDK从r13起，默认使用Clang进行编译。 交叉编译出可执行程序 hello

./generate.sh

2.7.放到手机执行

2.8.push到手机

adb push hello /data/local/tmp

2.9.给hello执行权限

adb shell
cd /data/local/tmp
chmod +x hello

执行hello

./hello

可以看到输出

hello world

三丶X264

x264是一个开源的H.264/MPEG-4 AVC视频编码函数库，是最好的有损视频编码器之一。 它将作为我们直播数据的视频编码库。

FFmpeg中同样实现了H.264的编码，同时FFmpeg也能够集成X264。本次我们将直接使用X264来进行视 频编码而不是FFmpeg

下载源码:(前提是已经安装git并存在环境变量)

git clone https://code.videolan.org/videolan/x264.git

并不是所有的库都已经存在configure文件，可能只存在configure.ac和makefile.am。这种情况需要借 助autoconf来生成configure。

cd x264
ls

发现已经帮助我们生成好了configuration文件 如果存在configure，这时候我们第一反应一定是执行help

./configure --help
  • --prefix 设置编译结果输出目录，一般规范都会存在这个参数
  • --exec-prefix 参数表示我们可以借助这个对编译器（gcc/clang)设置选项 「类似javac设置-classpath」
  • --disable-cli 这个配置是关闭编译命令行工具，在Android，是自己编译代码，用不到，也可以不管，倒库的是后不用就好
  • --enable-shared & --enable-static 这两个参数是指我们编译成静态库.a 还是动态库.so

静态库-> xxxx.c 生成xxxx.a 里面函数 编译时，从xxxx.a 中找到这个函数，与xxxx.c 一起生成一个 a.so 最终 可能 .a 库 10M

动态库-> xxxx.a 生成xxxx.so 里面函数 编译时，只会找有没有这个函数，有就行不做其他操作 运行时，当a.so 执行到这个函数，在动态去找对应的函数 最终，会有两个so .so 6M a.so 5M. 加起来会稍微大一点

多个库情况，a.so 和 b.so 都需要x264 那么这个时候我们应该选择动态库。 静态库会编译两份，动态库是用到时候去找可以公用一份。

  • --enable-debug & --enable-gprof & --enable-strip 给编译器传递参数 相当 gcc -g / clang -g
  • --enable-pic 如果编译Android使用的动态库,使用PIC 指令。有的--with-pic. 一些脚本没有提供 那么我们可以加上gcc -fPIC 通过 CFLAGS 变量 CFLAGS=“-g -fPIC -xxx" 开启 x264 还给我们提供了跨平台的参数Configuration options: --cross-prefix --cross-prefix=前缀- 那么我们相当于使用“gcc xxx.c” 就会用 “前缀-gcc xxxx.c”编译
  • --sysroot 查找库，有点类似-L 使用。但是有区别
  • --extra-cflags 作为传递给编译器的参数，所以就算有些库没有--extra-cflags配置，我们也可以 自己创建变量cFLAGS传参

比如指定了搜索路径/abc/ 会在 指定的路径/abc/usr/lib/libxxx.so(libxxx.a) /abc/usr/include/xxx.h

gcc -Lxxx -Ixxx gcc -Labc 会在 /abc/libxxx.so(libxxx.a)

根据上面的分析我们形成配置脚本, 对于android 我们需要用ndk编译。但是ndk19 以上移除了gcc，高版本我们需要用clang编译工具。在toolchains\llvm 下面可以找到 /Users/xxx/Android/.../sdk/ndk-bundle/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/ 类 似路径，我的是Macbook路径

我们如何指定clang 编译器。那么需要给编译器变量CC 的编译器变量

printf -> 这种实现在哪？ 标准类库中 好比（java->jdk/rt.jar -> java 官方提供的库）那么需要我们 c/c++ -> NDK 中的头文件与库 才能给Android中使用

Linux脚本

$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64/bin/aarch64-linux-android26-clang++ main.cpp -o hello

  #!/bin/bash
  export TOOLCHAIN=$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64
  export API=21
  function build {
    ./configure \
    --prefix=$PREFIX \
    --disable-cli \
    --enable-static \
    --enable-pic \
    --host=$HOST \
    --cross-prefix=$CROSS_PREFIX \
    --sysroot=$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64/sysroot \

        make clean
        make -j8
        make install
  }
  #armeabi-v7a
  PREFIX=./armeabi-v7a
  HOST=armv7a-linux-android
  export TARGET=armv7a-linux-androideabi
  export CC=$TOOLCHAIN/bin/$TARGET$API-clang
  export CXX=$TOOLCHAIN/bin/$TARGET$API-clang++
  export CROSS_PREFIX=$TOOLCHAIN/bin/arm-linux- androideabi-
  build

如需要编译arm64-v8a架构版本，则修改以下变量：

#arm64-v8a
PREFIX=./android/arm64-v8a
HOST=aarch64-linux-android
export TARGET=aarch64-linux-android
export CC=$TOOLCHAIN/bin/$TARGET$API-clang
export CXX=$TOOLCHAIN/bin/$TARGET$API-clang++
CROSS_PREFIX=$TOOLCHAIN/bin/aarch64-linux-android-

mac脚本

#!/bin/bash
# NDK目录
NDK_ROOT=/Users/xxx/Android/android_SDK/sdk/ndk/21.1.6352462
#编译后安装位置 pwd表示当前目录
PREFIX=`pwd`/android/armeabi-v7a
#目标平台版本,我们将兼容到android-21
API=21
#编译工具链目录
TOOLCHAIN=$NDK_ROOT/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64

#小技巧，创建一个AS的NDK工程，执行编译，
#然后在 app/.cxx/cmake/debug(release)/自己要编译的平台/ 目录下自己观察 build.ninja与
rules.ninja
#虽然x264提供了交叉编译配置:--cross-prefix，如--corss-prefix=/NDK/arm-linuxandroideabi-
#那么则会使用 /NDK/arm-linux-androideabi-gcc 来编译
#然而ndk19开始gcc已经被移除，由clang替代。
# 小常识:一般的库都会使用$CC 变量来保存编译器，我们自己设置CC变量的值为clang。

export CC=$TOOLCHAIN/bin/armv7a-linux-androideabi$API-clang
export CXX=$TOOLCHAIN/bin/armv7a-linux-androideabi$API-clang++

#--extra-cflags会附加到CFLAGS 变量之后，作为传递给编译器的参数，所以就算有些库没有--extracflags配置，我们也可以自己创建变量cFLAGS传参
FLAGS="--target=armv7-none-linux-androideabi21 --gcc-toolchain=${TOOLCHAIN} -g -
DANDROID -fdata-sections -ffunction-sections -funwind-tables -fstack-protectorstrong -no-canonical-prefixes -D_FORTIFY_SOURCE=2 -march=armv7-a -mthumb -Wformat
-Werror=format-security -Oz -DNDEBUG -fPIC "

# echo ${FLAGS}

# prefix: 指定编译结果的保存目录 `pwd`: 当前目录
./configure --prefix=${PREFIX} \
--disable-cli \
--enable-static \
--enable-pic=no \
--host=arm-linux \
--cross-prefix=${TOOLCHAIN}/bin/arm-linux-androideabi- \
--sysroot=${TOOLCHAIN}/sysroot \
--extra-cflags="$cleFLAGS"
make install

四丶FAAC

FAAC是一个MPEG-4和MPEG-2的AAC编码器，我们将使用它作为音频编码库。在Linux/Mac中下载源码:

wget https://nchc.dl.sourceforge.net/project/faac/faac-src/faac-1.29/faac-
1.29.9.2.tar.gz
# 解压
tar xvf faac-1.29.9.2.tar.gz
# 进入facc目录
cd faac-1.29.9.2

类似x2264我们编译FAAC 了

五丶CameraX

CameraX 是 Android Jetpack 的新增功能，通过该功能，向应用添加相机功能变得更加容易。该库提供了很多兼容性修复程序和解决方法，有助于在很多设备上打造一致的开发者体验。

关于CameraX的使用在官网有详细文档及 Example 我们需要获取摄像头的数据自行编码，需要使用分析图片功能。CameraX获取数据格式为YUV_420_888，此数据 被包含在Image中，从Image取出YUV数据，

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