Webrtc 屏幕共享 - 数据采集

功能简介

屏幕共享包括屏幕采集和视频流推送两部分功能。与远程桌面不同，屏幕共享只是将本地桌面内容以视频流的方式分享到网络。本文的重点，是讲解如何应用 webrtc 的屏幕采集功能。对于 webrtc 视频编码传输功能的应用，需要专门的文章进行讲解，这里暂时不做展开，而是把重点集中在屏幕采集上。webrtc 提供了多个平台的屏幕共享功能，这里以 windows 10 平台作为开发环境，讲述如何在 window 平台，应用 webrtc 的屏幕共享功能。

屏幕共享包括三种采集方式，有全屏采集，窗口采集，和指定区域采集。每种采集方式，都有自己特定的使用场景，这里主要关注的，是如何使用 webrtc 实现这三种采集方式。

webrtc 中屏幕采集的源码在 webrtc/src/modules/desktop_capture/目录下。在 desktop_capture 目录中的 desktop_capturer.h 中定义了 DesktopCapturer 类，DesktopCapturer 类抽象了屏幕采集要用到的接口。windows 平台的屏幕采集实现，在 webrtc/src/modules/desktop_capture/win 目录下，其中有 ScreenCapturerWinGdi 类，ScreenCapturerWinMagnifier 类，DesktopAndCursorComposer 类，WindowCapturerWinGdi 类，WgcCapturerWin 类。这些实现类，分别实现了 Windows 平台的屏幕采集和窗口采集功能。

全屏采集

ScreenCapturerWinGdi 类只实现了单纯的屏幕采集功能，如果需要在全屏采集时过滤掉指定的窗口，则需要使用 ScreenCapturerWinMagnifier类，通过 SetExcludedWindow 接口设置需要过滤的窗口。ScreenCapturerWinMagnifier 类只实现了过滤窗口的功能，如果需要在过滤窗口的同时还要显示鼠标位置，就必须使用 DesktopAndCursorComposer 类，DesktopAndCursorComposer 类实现了将鼠标位置与屏幕图像合并的功能。

窗口采集

WindowCapturerWinGdi 类最早实现了采集指定窗口的功能，但是对于启用了硬件加速的窗口，则无法采集到窗口内的内容，只能采集到窗口的边框。在最新版本的 webrtc 中，提供了 WgcCapturerWin 类，WgcCapturerWin 实现了采集全屏和采集窗口功能，重要的是，WgcCapturerWin 可以采集开启了硬件加速的窗口，比如 chrome 浏览器。

采集区域

DesktopCapturer 类没有提供采集指定区域的接口，所以，需要在 DesktopCapturer 类中添加一个非纯虚函数，函数接受四个参数，分别是指定区域的左上角坐标x和y，还有区域大小width和height。然后再创建一个继承 ScreenCapturerWinGdi 的新类，然后重载 CaptureFrame 方法，可以拷贝 ScreenCapturerWinGdi 类中的 CaptureFrame 实现，然后把采集的区域指定为自定义的区域（把原来的全屏区域修改为自定义的区域）。这样就实现了采集指定区域。

趟过的坑：指定区域的 width 最好为 16 的整数倍，不可以为奇数。height 最好是 2 的整数倍。

屏幕共享流程

1.创建 DesktopCapturer 实例，可以根据需求创建不同的 DesktopCapturer 实现类，比如 ScreenCapturerWinMagnifier 类或者 DesktopAndCursorComposer类或者 WgcCapturerWin 类。

2.获取屏幕ID列表或窗口ID列表。

3.指定要采集的屏幕ID或窗口ID列表。

4.注册数据回调，开始采集。

5.将回调中的屏幕图像编码传输。

趟过的坑：DesktopCapturer 实例一定要在同一个线程内创建，初始化和销毁。

代码示例

#ifndef __RCRTC_DESKTOP_CAPTURER__
#define __RCRTC_DESKTOP_CAPTURER__

#include "api/video/i420_buffer.h"

#include "libyuv/convert.h"
#include "libyuv/video_common.h"

#include "media/base/video_broadcaster.h"
#include "media/base/video_common.h"

#include "modules/desktop_capture/desktop_and_cursor_composer.h"
#include "rtc_base/thread.h"
#include "system_wrappers/include/sleep.h"
#include "webrtc_desktop_capturer.h"

typedef void (*desktop_capture_frame_callback)(int width,
                                               int height,
                                               int y_stride,
                                               int u_stride,
                                               int v_stride,
                                               const uint8_t* y,
                                               const uint8_t* u,
                                               const uint8_t* v,
                                               void* context);

class RcrtcDesktopCapturer : public webrtc::DesktopCapturer::Callback {
 public:
  RcrtcDesktopCapturer(const std::map<std::string, std::string>& opts) {}
  inline ~RcrtcDesktopCapturer() override {}

  // overide webrtc::DesktopCapturer::Callback
  void OnCaptureResult(webrtc::DesktopCapturer::Result result,
                       std::unique_ptr<webrtc::DesktopFrame> frame) override {
    if (result == webrtc::DesktopCapturer::Result::SUCCESS) {
      int width = frame->size().width();
      int height = frame->size().height();

      rtc::scoped_refptr<webrtc::I420Buffer> I420buffer =
          webrtc::I420Buffer::Create(width, height);

      const int conversionResult = libyuv::ConvertToI420(
          frame->data(), 0, I420buffer->MutableDataY(), I420buffer->StrideY(),
          I420buffer->MutableDataU(), I420buffer->StrideU(),
          I420buffer->MutableDataV(), I420buffer->StrideV(), 0, 0,
          // width, height,
          I420buffer->width(), I420buffer->height(), I420buffer->width(),
          I420buffer->height(), libyuv::kRotate0, ::libyuv::FOURCC_ARGB);

      if (conversionResult >= 0) {
        webrtc::VideoFrame videoFrame(I420buffer,
                                      webrtc::VideoRotation::kVideoRotation_0,
                                      rtc::TimeMicros());

        rtc::scoped_refptr<webrtc::I420BufferInterface> buffer(
            videoFrame.video_frame_buffer()->ToI420());
        _frameCallback(buffer->width(), buffer->height(), buffer->StrideY(),
                       buffer->StrideU(), buffer->StrideV(), buffer->DataY(),
                       buffer->DataU(), buffer->DataV(), this->_userContext);
      }
    }
  }

  void setExccludeWindow(webrtc::DesktopCapturer::Source windowId) {
    _excludeWindowList.push_back(windowId);
  }

  void CaptureThread() {
    webrtc::DesktopCaptureOptions opts =
        webrtc::DesktopCaptureOptions::CreateDefault();
    opts.set_allow_use_magnification_api(true);  //设置过滤窗口选项
    // 使用 DesktopAndCursorComposer 可以采集鼠标
    std::unique_ptr<webrtc::DesktopCapturer> capturer =
        std::unique_ptr<webrtc::DesktopCapturer>(
            new webrtc::DesktopAndCursorComposer(
                webrtc::DesktopCapturer::CreateScreenCapturer(opts), opts));

    // 设置开始采集状态
    capturer->Start(this);

    // 设置要过滤的窗口
    for (auto source : _excludeWindowList) {
      capturer->SetExcludedWindow(source.id);
    }

    while (_isrunning) {
      webrtc::SleepMs(_msPerFrame);
      // 采集桌面图像
      capturer->CaptureFrame();
    }
  }

  bool Start() {
    _isrunning = true;
    _capture_thread = rtc::Thread::Create();
    _capture_thread->Start();
    _capture_thread->PostTask(RTC_FROM_HERE, [&] { CaptureThread(); });
  }

  void Stop() {
    if (_isrunning) {
      _isrunning = false;
      _capture_thread->Stop();
      _capture_thread.reset();
    }
  }

 public:
  int _msPerFrame = 100;  // 100毫秒采集一次，每秒钟采集10帧
  webrtc::DesktopCapturer::SourceList _excludeWindowList;  //需要过滤的窗口列表
  desktop_capture_frame_callback _frameCallback = nullptr;  //视频输出回调
  void* _userContext = nullptr;

 private:
  std::unique_ptr<rtc::Thread> _capture_thread;
  bool _isrunning = false;
};

#endif

总结

如果理清了 webrtc 屏幕共享的脉络，整个过程还不算太复杂。但是，如果一开始没有对 webrtc 的屏幕共享有一个概览，冒然逐步趟坑，说不准就会卡在某处，无法前进。希望本文对正准备应用 webrc 屏幕共享的人有所帮助。

融云 RCRTC C++ SDK 已经实现了 Windows 的屏幕共享功能，并且处理了很多产品需求层面的细节。有兴趣的同学，可以关注我们的 SDK，关注融云。

祝大家工作顺利！