视频编解码对许多Android程序员来说都是Android中比较难的一个知识点。在Android 4.1以前，Android并没有提供硬编硬解的API，所以之前基本上都是采用FFMpeg来做视频软件编解码的，现在FFMpeg在Android的编解码上依旧广泛应用。本篇博客主要讲到的是利用Android4.1增加的API MediaCodec和Android 4.3增加的API MediaMuxer进行Mp4视频的录制。
概述
通常来说，对于同一平台同一硬件环境，硬编硬解的速度是快于软件编解码的。而且相比软件编解码的高CPU占用率来说，硬件编解码也有很大的优势，所以在硬件支持的情况下，一般硬件编解码是我们的首选。
在Android中，我们可以直接使用MediaRecord来进行录像，但是在很多适合MediaRecord并不能满足我们的需求，比如我们需要对录制的视频加水印或者其他处理后，所有的平台都按照同一的大小传输到服务器等。
在本篇博客中，将会讲到的是利用AudioRecord录音，利用OpenGL渲染相机数据并做处理。然后利用MediaCodec对音频和视频分别进行编码，使用MediaMuxer将编码后的音视频进行混合保存为Mp4的编码过程与代码示例。
值得注意的是，音视频编解码用到的MediaCodec是Android 4.1新增的API，音视频混合用到的MediaMuxer是Android 4.3新增的API，所以本篇博客的示例只实用于Android 4.3以上的设备。
AudioRecord（录音API）
AudioRecord是相对MediaRecord更为底层的API，使用AudioRecord也可以很方便的完成录音功能。AudioRecord录音录制的是原始的PCM音频数据，我们可以使用AudioTrack来播放PCM音频文件。
AudioRecord最简单的使用代码如下：
private int sampleRate=44100;
private int channelCount=2;
private int channelConfig=AudioFormat.CHANNEL_IN_STEREO;
private int audioFormat=AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;
private FileOutputStream fos;
bufferSize = AudioRecord.getMinBufferSize(sampleRate, channelConfig, audioFormat)*2;
buffer=new byte[bufferSize];
mRecorder=new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC,sampleRate,channelConfig,
audioFormat,bufferSize);
mRecorder.startRecording();
int length=mRecorder.read(buffer,0,bufferSize);
fos.write(buffer,0,length);
isRecording=false;
mRecorder.stop();
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
按照上面的步骤，我们就能成功的录制PCM音频文件了，但是处于传输和存储方面的考虑，一般来说，我们是不会直接录制PCM音频文件的。而是在录制过程中就对音频数据进行编码为aac、mp3、wav等其他格式的音频文件。
MediaCodec的使用在Android Developer官网上有详细的说明。官网上的图能够很好的说明MediaCodec的使用方式。我们只需理解这个图，然后熟悉下MediaCodec的API就可以很快的上手使用MediaCodec来进行音视频的编解码工作了。
针对于上图，我们可以把InputBuffers和OutputBuffers简单的理解为它们共同组成了一个环形的传送带，传送带上铺满了空盒子。编解码开始后，我们需要得到一个空盒子（dequeueInputBuffer），然后往空盒子中填充原料（需要被编/解码的音/视频数据），并且放回到传送带你取出时候的那个位置上面（queueInputBuffer）。传送带经过处理器（Codec）后，盒子里面的原料被加工成了你所期望的东西（编解码后的数据），你就可以按照你放入原料时候的顺序，连带着盒子一起取出加工好的东西（dequeueOutputBuffer），并将取出来的东西贴标签（加数据头之类的非必须）和装箱（组合编码后的帧数据）操作，同样之后也要把盒子放回到原来的位置（releaseOutputBuffer）。
音频编码实例
在官网上有更规范的使用示例，结合上面的音频录制，编码为AAC音频文件示例代码如下：
private String mime = "audio/mp4a-latm";
private int rate=256000;
MediaFormat format=MediaFormat.createAudioFormat(mime,sampleRate,channelCount);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_AAC_PROFILE, MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.AACObjectLC);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, rate);
mEnc=MediaCodec.createEncoderByType(mime);
mEnc.configure(format,null,null,MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);
mEnc.start();
int index=mEnc.dequeueInputBuffer(-1);
if(index>=0){
final ByteBuffer buffer=mEnc.getInputBuffer(index);
buffer.clear();
int length=mRecorder.read(buffer,bufferSize);
if(length>0){
mEnc.queueInputBuffer(index,0,length,System.nanoTime()/1000,0);
}
}
MediaCodec.BufferInfo mInfo=new MediaCodec.BufferInfo();
int outIndex;
do{
outIndex=mEnc.dequeueOutputBuffer(mInfo,0);
if(outIndex>=0){
ByteBuffer buffer=mEnc.getOutputBuffer(outIndex);
buffer.position(mInfo.offset);
byte[] temp=new byte[mInfo.size+7];
buffer.get(temp,7,mInfo.size);
addADTStoPacket(temp,temp.length);
fos.write(temp);
mEnc.releaseOutputBuffer(outIndex,false);
}else if(outIndex ==MediaCodec.INFO_TRY_AGAIN_LATER){
}else if(outIndex==MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED){
}
}while (outIndex>=0);
mEnc.stop();
mEnc.release();
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- 43
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
AAC编码加文件头的实现参照AAC编码规则，将数据填入就好了，网上很容易找到，具体实现如下：
/**
* 给编码出的aac裸流添加adts头字段
* @param packet 要空出前7个字节，否则会搞乱数据
* @param packetLen
*/
private void addADTStoPacket(byte[] packet, int packetLen) {
int profile = 2;
int freqIdx = 4;
int chanCfg = 2;
packet[0] = (byte)0xFF;
packet[1] = (byte)0xF9;
packet[2] = (byte)(((profile-1)<<6) + (freqIdx<<2) +(chanCfg>>2));
packet[3] = (byte)(((chanCfg&3)<<6) + (packetLen>>11));
packet[4] = (byte)((packetLen&0x7FF) >> 3);
packet[5] = (byte)(((packetLen&7)<<5) + 0x1F);
packet[6] = (byte)0xFC;
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
这样，得到的文件就是AAC音频文件了，一般Android系统自带的播放器都可以直接播放。
视频编码实例
视频的编码和上面音频的编码也大同小异。摄像头的数据回调时间并不是确定的，就算你设置了摄像头FPS范围为30-30帧，它也不会每秒就一定给你30帧数据。Android摄像头的数据回调，受光线的影响非常严重，这是由HAL层的3A算法决定的，你可以将自动曝光补偿、自动白平光等等给关掉，这样你才有可能得到稳定的帧率。
而我们录制并编码视频的时候，肯定是希望得到一个固定帧率的视频。所以在视频录制并进行编码的过程中，需要自己想些法子，让帧率固定下来。最简单也是最有效的做法就是，按照固定时间编码，如果没有新的摄像头数据回调来就用上一帧的数据。
参考代码如下：
private String mime="video/avc";
private int rate=256000;
private int frameRate=24;
private int frameInterval=1;
MediaFormat format=MediaFormat.createVideoFormat(mime,width,height);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE,rate);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE,frameRate);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL,frameInterval);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT,
MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatYUV420Planar);
mEnc=MediaCodec.createEncoderByType(mime);
mEnc.configure(format,null,null,MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);
mEnc.start();
int index=mEnc.dequeueInputBuffer(-1);
if(index>=0){
if(hasNewData){
if(yuv==null){
yuv=new byte[width*height*3/2];
}
rgbaToYuv(data,width,height,yuv);
}
ByteBuffer buffer=getInputBuffer(index);
buffer.clear();
buffer.put(yuv);
mEnc.queueInputBuffer(index,0,yuv.length,timeStep,0);
}
MediaCodec.BufferInfo mInfo=new MediaCodec.BufferInfo();
int outIndex=mEnc.dequeueOutputBuffer(mInfo,0);
while (outIndex>=0){
ByteBuffer outBuf=getOutputBuffer(outIndex);
byte[] temp=new byte[mInfo.size];
outBuf.get(temp);
if(mInfo.flags==MediaCodec.BUFFER_FLAG_CODEC_CONFIG){
mHeadInfo=new byte[temp.length];
mHeadInfo=temp;
}else if(mInfo.flags%8==MediaCodec.BUFFER_FLAG_KEY_FRAME){
byte[] keyframe = new byte[temp.length + mHeadInfo.length];
System.arraycopy(mHeadInfo, 0, keyframe, 0, mHeadInfo.length);
System.arraycopy(temp, 0, keyframe, mHeadInfo.length, temp.length);
Log.e(TAG,"other->"+mInfo.flags);
fos.write(keyframe,0,keyframe.length);
}else if(mInfo.flags==MediaCodec.BUFFER_FLAG_END_OF_STREAM){
}else{
fos.write(temp,0,temp.length);
}
mEnc.releaseOutputBuffer(outIndex,false);
outIndex=mEnc.dequeueOutputBuffer(mInfo,0);
}
public void feedData(final byte[] data, final long timeStep){
hasNewData=true;
nowFeedData=data;
nowTimeStep=timeStep;
}
private void rgbaToYuv(byte[] rgba,int width,int height,byte[] yuv){
final int frameSize = width * height;
int yIndex = 0;
int uIndex = frameSize;
int vIndex = frameSize + frameSize/4;
int R, G, B, Y, U, V;
int index = 0;
for (int j = 0; j < height; j++) {
for (int i = 0; i < width; i++) {
index = j * width + i;
if(rgba[index*4]>127||rgba[index*4]<-128){
Log.e("color","-->"+rgba[index*4]);
}
R = rgba[index*4]&0xFF;
G = rgba[index*4+1]&0xFF;
B = rgba[index*4+2]&0xFF;
Y = ((66 * R + 129 * G + 25 * B + 128) >> 8) + 16;
U = ((-38 * R - 74 * G + 112 * B + 128) >> 8) + 128;
V = ((112 * R - 94 * G - 18 * B + 128) >> 8) + 128;
yuv[yIndex++] = (byte) ((Y < 0) ? 0 : ((Y > 255) ? 255 : Y));
if (j % 2 == 0 && index % 2 == 0) {
yuv[uIndex++] = (byte) ((U < 0) ? 0 : ((U > 255) ? 255 : U));
yuv[vIndex++] = (byte) ((V < 0) ? 0 : ((V > 255) ? 255 : V));
}
}
}
}
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- 43
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
- 49
- 50
- 51
- 52
- 53
- 54
- 55
- 56
- 57
- 58
- 59
- 60
- 61
- 62
- 63
- 64
- 65
- 66
- 67
- 68
- 69
- 70
- 71
- 72
- 73
- 74
- 75
- 76
- 77
- 78
- 79
- 80
- 81
- 82
- 83
- 84
- 85
- 86
- 87
- 88
- 89
- 90
- 91
- 92
- 93
- 94
- 95
- 96
- 97
- 98
- 99
- 100
- 101
- 102
- 103
- 104
- 105
- 106
- 107
对于其他格式的音频视频编解码也大同小异了，只要MediaCodec支持就好。
MediaMuxer的使用很简单，在Android Developer官网上MediaMuxer的API说明中，也有其简单的使用示例代码：
MediaMuxer muxer = new MediaMuxer("temp.mp4", OutputFormat.MUXER_OUTPUT_MPEG_4);
MediaFormat audioFormat = new MediaFormat(...);
MediaFormat videoFormat = new MediaFormat(...);
int audioTrackIndex = muxer.addTrack(audioFormat);
int videoTrackIndex = muxer.addTrack(videoFormat);
ByteBuffer inputBuffer = ByteBuffer.allocate(bufferSize);
boolean finished = false;
BufferInfo bufferInfo = new BufferInfo();
muxer.start();
while(!finished) {
finished = getInputBuffer(inputBuffer, isAudioSample, bufferInfo);
if (!finished) {
int currentTrackIndex = isAudioSample ? audioTrackIndex : videoTrackIndex;
muxer.writeSampleData(currentTrackIndex, inputBuffer, bufferInfo);
}
};
muxer.stop();
muxer.release();
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
参照官方的说明和代码示例，我们可以知道，音视频混合（也可以音频和音频混合），只需要将编码器的MediaFormat加入到MediaMuxer中，得到一个音轨视频轨的索引，然后每次从编码器中取出来的ByteBuffer，写入（writeSampleData）到编码器所在的轨道中就ok了。
这里需要注意的是，一定要等编码器设置编码格式完成后，再将它加入到混合器中，编码器编码格式设置完成的标志是dequeueOutputBuffer得到返回值为MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED。
音视频录制MP4文件
上面已经给出了音频录制的代码和视频录制的代码，利用MediaMuxer将其结合起来，就可以和简单的完成录制有声音有图像的MP4文件的功能了。音频录制和视频录制的基本流程保持不变，在录制编码后，不再将编码的结果写入到文件流中，而是写入为混合器的sample data。以视频为例，更改循环编码的代码为：
int index=mVideoEnc.dequeueInputBuffer(-1);
if(index>=0){
if(hasNewData){
if(yuv==null){
yuv=new byte[width*height*3/2];
}
rgbaToYuv(data,width,height,yuv);
}
ByteBuffer buffer=getInputBuffer(mVideoEnc,index);
buffer.clear();
buffer.put(yuv);
mVideoEnc.queueInputBuffer(index,0,yuv.length,
mStartFlag?0:MediaCodec.BUFFER_FLAG_END_OF_STREAM);
}
MediaCodec.BufferInfo mInfo=new MediaCodec.BufferInfo();
int outIndex=mVideoEnc.dequeueOutputBuffer(mInfo,0);
do {
if(outIndex>=0){
ByteBuffer outBuf=getOutputBuffer(mVideoEnc,outIndex);
if(mTrackCount==3&&mInfo.size>0){
mMuxer.writeSampleData(mVideoTrack,outBuf,mInfo);
}
mVideoEnc.releaseOutputBuffer(outIndex,false);
outIndex=mVideoEnc.dequeueOutputBuffer(mInfo,0);
Log.e("wuwang","outIndex-->"+outIndex);
if((mInfo.flags&MediaCodec.BUFFER_FLAG_END_OF_STREAM)!=0){
return true;
}
}else if(outIndex==MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED){
mVideoTrack=mMuxer.addTrack(mVideoEnc.getOutputFormat());
Log.e("wuwang","video track-->"+mVideoTrack);
mTrackCount++;
if(mTrackCount==2){
mMuxer.start();
mTrackCount=3;
}
}
}while (outIndex>=0);
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- 43
- 44
当然是用MediaMuxer前，肯定是需要创建一个MediaMuxer的实例的：
mMuxer=new MediaMuxer(path+"."+postfix, MediaMuxer.OutputFormat.MUXER_OUTPUT_MPEG_4);
音频的操作和视频一样更改，将音频编码也加入MeidaMuxer的轨道中，得到一个轨道索引，将编码后的数据加入为MediaMuxer当前音轨的sample data。音轨和上面的视轨各自做各自的，结束录制时，都发送结束标志，然后在编码结束后，停止混合器就可以得到一个固定码率的MP4文件了。
总结
至此，本篇博客就结束了。但是在实际使用MediaCodec和MediaMuxer的过程中，总会遇到这样或者那样的问题，硬编硬解，和硬件相关比较紧密，Android虽然提供了一个很好的API，但是各个厂商在实现的过程中，总是会做些让自己变得独特的事情。当然他们的目的并不是为了独特，有的是为了让产品变得更优秀（虽然最后可能会做砸了），有的是为了省钱，用软件去弥补硬件的缺陷，最后的结果就是苦了做上层开发的码农们。
从博主在使用MediaCodec和MediaMuxer的过程中遇到的问题，总结下需要注意主要有以下几点：
- MediaCodec是Android4.1新增API，MediaMuxer是Android4.3新增API。
- 颜色空间。按照Android本身的意思，COLOR_FormatYUV420Planar应该是所有硬件平台都支持的。但是实际上并不是这样。所以在设置颜色空间时，应该获取硬件平台所支持的颜色空间，确保它是支持你打算使用的颜色空间，不支持的话应该启用备用方案（使用其他当前硬件支持的颜色空间）。
- 视频尺寸，在一些手机上，视频录制的尺寸可以是任意的。但是有些手机，不支持的尺寸设置会导致录制的视频现错乱。博主在使用Oppo R7测试，360*640的视频，单独录制视频没问题，音视频混合后，出现了颜色错乱的情况，而在360F4手机上，却都是没问题的。将视频宽高都设置为16的倍数，可以解决这个问题。
- 编码器格式设置，诸如音频编码的采样率、比特率等，取值也需要结合硬件平台来设置，否则也会导致崩溃或其他问题。这个其实和颜色空间的选择一样。
- 网上看到许多
queueInputBuffer中设置presentationTimeUs为System.nanoTime()/1000，这样做会导致编码出来的音视频，在播放时，总时长显示的是错误的。应该记录开始时候的nanoTime，然后设置presentationTimeUs为(System.nanoTime()-nanoTime)/1000。 - 录制结束时，应该发送结束标志
MediaCodec.BUFFER_FLAG_END_OF_STREAM，在编码后区获得这个标志时再终止循环，而不是直接终止循环。
应该还有其他需要注意的问题。我暂时还没遇到。
源码
源码在github中codec module下，有需要的小伙伴fork或者download。后续Android音视频开发相关的Demo也会上传到这个项目下。
欢迎转载，转载请保留文章出处。湖广午王的博客[http://blog.youkuaiyun.com/junzia/article/details/54018671]
4038
扫一扫
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
