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macOS上のPodmanでGStreamerを使って動画・音声・RTP通信を扱うまで

Last updated at 2022-12-13Posted at 2022-12-13

概要

macOS上のPodmanを使用して、GStreamerを動作させることができました。

本記事は、その記録です。以下について説明します。

コンテナイメージのビルド
テスト用動画・音声のストリーミング
ファイル出力
RTP通信

なお、以下の内容は、本記事では扱いません。

Podmanの使い方
GStreamerの詳細な使い方
HomebrewやMacPortsの使い方

また、本記事のコマンドの実行例は、Podmanの仮想マシンは起動済みであることを前提にしています。

使用したバージョン

本記事では、以下のバージョンを使用しました。

macOS
- macOS 12.6.1 （Intel Mac版）
Podman
- 4.2.0
GStreamer
- 1.20.3
XQuartz（動画を再生する場合）
- 2.8.2
PulseAudio（音声を再生する場合）
- 14.2

Podmanを使用する理由

Podmanを使用せずとも、macOS上でGStremerを扱う方法はあります。

公式からパッケージをダウンロードしてインストールする
HomebrewやMacPortsなどのパッケージマネージャからインストールする

Podmanを使用する利点は、以下の2点です。

環境をできる限り隔離できる
不要になったら簡単に削除できる

いっぽうで、ストレージの消費量が大きいという欠点もあります。

上記の利点・欠点について説明します。

利点：環境をできる限り隔離できる

コンテナ上でGStremerを扱うことで、macOSの環境をできる限り汚さずに使用できます。

公式サイトにあるインストーラは、/Library/Frameworks/以下にGStremerをインストールします。

また、HomebrewやMacPortsなどのパッケージマネージャを用いてインストールした場合、様々な依存パッケージがインストールされます。動画・音声のエンコーダやデコーダ関係のライブラリ、表示のためのGUIライブラリなどです。

ただし、コンテナ上で扱ったとしても、環境を完全に汚さずにGStremerを使用することはできません。コンテナエンジンのインストールは必要不可欠です。また、動画の再生を行う場合はXQuartzを、音声の場合はPulseAudioのインストールが必要になります。

利点：不要になったら簡単に削除できる

コンテナ上でGStreamerを扱う場合、不要になった際には簡単に丸ごと削除できます。

欠点：ストレージの消費量が大きい

コンテナ上でGStreamerを扱う場合、ストレージの消費量が大きくなります。

本記事で作成したコンテナイメージのサイズは、約1.5GBありました。

ストレージの空き容量が気になる場合は、GStremerを直接macOSにインストールしたほうが良いでしょう。

コンテナイメージのビルド

GStreamerを扱うためのコンテナイメージは、以下のようにビルドします。このコンテナイメージは、Ubuntu 22.04 LTSに、GStreamerのパッケージをインストールします。

Containerfile

FROM ubuntu:22.04

RUN apt update && \
    DEBIAN_FRONTEND=noninteractive apt install -y \
    libgstreamer1.0-dev \
    libgstreamer-plugins-base1.0-dev \
    libgstreamer-plugins-bad1.0-dev \
    gstreamer1.0-plugins-base \
    gstreamer1.0-plugins-good \
    gstreamer1.0-plugins-bad \
    gstreamer1.0-plugins-ugly \
    gstreamer1.0-libav \
    gstreamer1.0-tools \
    gstreamer1.0-x \
    gstreamer1.0-alsa \
    gstreamer1.0-gl \
    gstreamer1.0-gtk3 \
    gstreamer1.0-qt5 \
    gstreamer1.0-pulseaudio

#!/bin/bash

script_dir=$(cd $(dirname $0); pwd)

podman build -t gstreamer $script_dir

apt実行時に「DEBIAN_FRONTEND=noninteractive」を指定しているのは、この指定がないとtzdataのインストール時にビルドが停止してしまうためです。

テスト用動画・音声のストリーミング

本章では、テスト用の動画や音声をコンテナ内で生成し、Mac上で再生する方法を説明します。

テスト用動画の再生

XQuartzの設定

Mac上でコンテナ内のウィンドウを表示するには、Xサーバのインストールが必要です。本記事では、XQuartzを使用します。XQuartzは、macOS用のXサーバです。

XQuartzをインストール後、以下のページを参考に設定してください。

少なくとも、次の設定は必ず行ってください。

「環境設定→ セキュリティ→ 接続を認証」をチェック
「環境設定→ セキュリティ→ ネットワーク・クライアントからの接続を許可する」をチェック
OpenGL が使えるようにする

実行用スクリプト

テスト用動画を再生するためのスクリプトは以下の通りです。

run_container_displaysink.sh

#!/bin/bash

script_dir=$(cd $(dirname $0); pwd)

xhost +localhost
podman run \
    --net=host \
    -e DISPLAY="host.containers.internal:0" \
    -e XDG_RUNTIME_DIR=/tmp \
    -e LIBGL_ALWAYS_INDIRECT=1 \
    -v ~/.Xauthority:/root/.Xauthority \
    -i \
    -t gstreamer \
    $*
xhost -localhost

コンテナの実行の前後で、Xサーバにアクセス可能なホストとしてMacを設定・設定解除しています。

「host.containers.internal」を指定することで、コンテナを実行中のMacにコンテナからアクセスできます。

XDG_RUNTIME_DIRとLIBGL_ALWAYS_INDIRECTは、指定しないとエラーメッセージが出力されるため、設定しています。

実行例

./run_container_displaysink.sh gst-launch-1.0 videotestsrc ! fpsdisplaysink

上記を実行すると、以下のようにテスト用動画が表示されます。

テスト用音声の再生

PulseAudioのインストール

コンテナ内の音声をMac上で再生するには、PulseAudioのインストールが必要です。

MacPortsでもHomebrewでもインストールできます。

実行用スクリプト

テスト用音声を再生するためのスクリプトは以下の通りです。

スピーカーやヘッドホンから音声が流れますので、音量に注意してください。

run_container_audiosink.sh

#!/bin/bash

script_dir=$(cd $(dirname $0); pwd)

pulseaudio --load=module-native-protocol-tcp --exit-idle-time=-1 --daemon
podman run \
    --net=host \
    -e PULSE_SERVER="host.containers.internal" \
    -v ~/.config/pulse:/root/.config/pulse \
    -i \
    -t gstreamer \
    $*
pulseaudio -k

コンテナを実行する前後で、PulseAudioデーモンを起動・終了しています。

「host.containers.internal」を指定することで、コンテナを実行中のMacにコンテナからアクセスできます。

実行例

./run_container.sh gst-launch-1.0 audiotestsrc ! autoaudiosink

ファイル出力

ファイル出力を行うには、Mac上のフォルダをコンテナ内にマウントする必要があります。事前にMac上に出力先のディレクトリを作成してください。以下の例では、カレントフォルダにdataフォルダがあることを前提としています。

実行例は以下の通りです。この例では、AV1形式のテスト用動画を格納した1秒間のWebMファイルを作成しています。Macの性能によっては、実行完了までに数分かかります。

./run_container_file.sh gst-launch-1.0 videotestsrc num-buffers=30 ! video/x-raw,width=640,height=480,framerate=30/1 ! av1enc ! webmmux ! filesink location=/data/av1.webm

RTP通信

コンテナ間でRTP通信を行い、H.264形式の動画をストリーミング再生する方法を説明します。

送信側

実行用スクリプト

RTP通信の送信側のスクリプトは以下の通りです。

run_container_send.sh

#!/bin/bash

script_dir=$(cd $(dirname $0); pwd)

podman run \
    --net=host \
    -i \
    -t gstreamer \
    $*

コンテナのネットワークとしてMac上のネットワークを使用しています。localhostを指定することで、Mac上の他のコンテナと通信できます。

実行例

./run_container_send.sh gst-launch-1.0 videotestsrc ! openh264enc ! rtph264pay ! udpsink port=5004 host=localhost

この実行例では、localhostの5004番ポートに対して、RTPパケットをUDPで送信しています。

受信側

実行用スクリプト

run_container_receive_rtp_video.sh

#!/bin/bash

script_dir=$(cd $(dirname $0); pwd)

xhost +localhost
podman run \
    --net=host \
    -e DISPLAY="host.containers.internal:0" \
    -e XDG_RUNTIME_DIR=/tmp \
    -e LIBGL_ALWAYS_INDIRECT=1 \
    -v ~/.Xauthority:/root/.Xauthority \
    -i \
    -t gstreamer \
    $*
xhost -localhost

コンテナのネットワークとしてMac上のネットワークを使用する以外は、「テスト用動画の再生」と同じです。コンテナのオプションについては、「テスト用動画の再生」を参照してください。

実行例

./run_container_receive_rtp_video.sh gst-launch-1.0 udpsrc port=5004 address=localhost caps='application/x-rtp,media=video,clock-rate=90000,encoding-name=H264' ! decodebin3 ! videoconvert ! queue ! fpsdisplaysink

この実行例では、localhostの5004番ポートからRTPパケットをUDPで受信しています。

まとめ

本記事では、macOS上のPodmanを使用して、GStreamerを動作させました。

コンテナを使用することで、複雑な依存関係を持つGStreamerの環境を、できる限り隔離することができます。

XQuartzやPluseAudioを使用すれば、動画・音声の再生ができます。また、ファイル作成やRTP通信も可能です。

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