<think>我们正在讨论的是在Android平台上将MP4文件转换为YUV格式。YUV是一种原始的视频像素格式，常用于视频处理和分析。在Android中，我们可以使用FFmpeg库来实现这一功能，因为FFmpeg是一个强大的多媒体处理框架，支持多种格式的解码和转换。
根据引用[2]和引用[3]，我们可以得知使用FFmpeg将视频转换为YUV格式的一般步骤：
1. 注册FFmpeg组件（av_register_all，但新版本中可能不需要显式调用）。
2. 打开输入文件（avformat_open_input）获取AVFormatContext。
3. 查找流信息（avformat_find_stream_info）。
4. 找到视频流，并获取对应的解码器上下文（AVCodecContext）。
5. 根据解码器上下文找到合适的解码器（avcodec_find_decoder）。
6. 打开解码器（avcodec_open2）。
7. 循环读取视频帧（av_read_frame），得到AVPacket。
8. 将AVPacket发送给解码器（avcodec_send_packet），然后接收解码后的AVFrame（avcodec_receive_frame）。
9. 将解码后的帧（通常是RGB或YUV格式，但可能不是我们想要的特定YUV格式）通过sws_scale转换为目标YUV格式（如YUV420P）。
10. 将转换后的YUV数据写入文件。
在Android中，我们可以通过编译FFmpeg为Android可用的库（如.so文件），然后使用JNI调用FFmpeg的API来实现。
另外，引用[1]提供了一种在Android上将YUV数据（NV21格式）压缩为JPEG的方法，但这并不是我们当前需要的。不过，它展示了Android中处理YUV数据的一种方式。
因此，针对用户的问题“Android如何将MP4文件转换为YUV格式”，我们可以提供两种方法：
方法1：使用FFmpeg命令行工具
在Android应用中集成FFmpeg可执行文件，然后通过执行命令将MP4转换为YUV。例如，命令如下：
```bash
ffmpeg -i input.mp4 -c:v rawvideo -pix_fmt yuv420p output.yuv
```
但是，在Android中执行命令需要获取root权限或者将FFmpeg可执行文件打包到应用中，并通过Runtime.getRuntime().exec()来执行。
方法2：使用FFmpeg库进行编程
通过JNI调用FFmpeg库，编写C/C++代码来实现解码和转换。步骤如上所述。
下面，我们将重点介绍方法2的编程实现步骤（在Android中使用FFmpeg库）：
### 步骤1：准备FFmpeg库
首先，需要为Android编译FFmpeg库（生成.so文件）。可以参考网上的教程，或者使用已经编译好的库。将编译好的库（例如libavcodec.so, libavformat.so, libavutil.so, libswscale.so等）放入Android项目的jniLibs目录中。
### 步骤2：创建JNI接口
在Java层，我们创建一个本地方法，用于将MP4文件转换为YUV文件。
```java
public class VideoDecoder {
static {
System.loadLibrary("avcodec");
System.loadLibrary("avformat");
System.loadLibrary("avutil");
System.loadLibrary("swscale");
System.loadLibrary("myffmpeg"); // 我们自己编写的JNI库
}
public native int convertToYuv(String inputPath, String outputPath);
}
```
### 步骤3：编写JNI代码
在JNI中，我们实现convertToYuv函数，使用FFmpeg进行解码和转换。
以下是一个简化的JNI代码示例（实际开发中需要处理错误和资源释放）：
```c
#include <jni.h>
#include <android/log.h>
#include <libavformat/avformat.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libswscale/swscale.h>
#define LOG_TAG "FFmpegDecoder"
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, LOG_TAG, __VA_ARGS__)
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_example_VideoDecoder_convertToYuv(JNIEnv *env, jobject instance, jstring inputPath_,
jstring outputPath_) {
const char *inputPath = (*env)->GetStringUTFChars(env, inputPath_, 0);
const char *outputPath = (*env)->GetStringUTFChars(env, outputPath_, 0);
AVFormatContext *fmt_ctx = NULL;
AVCodecContext *codec_ctx = NULL;
AVFrame *frame = NULL, *frame_yuv = NULL;
AVPacket pkt;
int video_stream_index = -1;
const AVCodec *codec = NULL;
int ret;
FILE *outfile = NULL;
struct SwsContext *sws_ctx = NULL;
// 打开输入文件
if ((ret = avformat_open_input(&fmt_ctx, inputPath, NULL, NULL)) < 0) {
LOGE("Could not open input file.");
goto end;
}
if ((ret = avformat_find_stream_info(fmt_ctx, NULL)) < 0) {
LOGE("Failed to get input stream information.");
goto end;
}
// 找到视频流
for (int i = 0; i < fmt_ctx->nb_streams; i++) {
if (fmt_ctx->streams[i]->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
video_stream_index = i;
break;
}
}
if (video_stream_index == -1) {
LOGE("No video stream found.");
goto end;
}
// 获取解码器
codec = avcodec_find_decoder(fmt_ctx->streams[video_stream_index]->codecpar->codec_id);
if (!codec) {
LOGE("Codec not found.");
goto end;
}
codec_ctx = avcodec_alloc_context3(codec);
if (!codec_ctx) {
LOGE("Could not allocate codec context.");
goto end;
}
if ((ret = avcodec_parameters_to_context(codec_ctx, fmt_ctx->streams[video_stream_index]->codecpar)) < 0) {
LOGE("Failed to copy codec parameters to codec context.");
goto end;
}
if ((ret = avcodec_open2(codec_ctx, codec, NULL)) < 0) {
LOGE("Failed to open codec.");
goto end;
}
// 打开输出文件
outfile = fopen(outputPath, "wb");
if (!outfile) {
LOGE("Could not open output file.");
goto end;
}
frame = av_frame_alloc();
frame_yuv = av_frame_alloc();
if (!frame || !frame_yuv) {
LOGE("Could not allocate frames.");
goto end;
}
// 设置frame_yuv的格式为YUV420P，并分配缓冲区
int width = codec_ctx->width;
int height = codec_ctx->height;
frame_yuv->format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
frame_yuv->width = width;
frame_yuv->height = height;
ret = av_frame_get_buffer(frame_yuv, 0);
if (ret < 0) {
LOGE("Could not allocate frame buffer.");
goto end;
}
// 初始化SWS上下文用于格式转换（转换为YUV420P）
sws_ctx = sws_getContext(width, height, codec_ctx->pix_fmt,
width, height, AV_PIX_FMT_YUV420P,
SWS_BILINEAR, NULL, NULL, NULL);
if (!sws_ctx) {
LOGE("Could not create scale context.");
goto end;
}
av_init_packet(&pkt);
pkt.data = NULL;
pkt.size = 0;
// 读取帧并解码
while (av_read_frame(fmt_ctx, &pkt) >= 0) {
if (pkt.stream_index == video_stream_index) {
ret = avcodec_send_packet(codec_ctx, &pkt);
if (ret < 0) {
LOGE("Error sending packet for decoding.");
continue;
}
while (ret >= 0) {
ret = avcodec_receive_frame(codec_ctx, frame);
if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF) {
break;
} else if (ret < 0) {
LOGE("Error during decoding.");
break;
}
// 转换帧到YUV420P
sws_scale(sws_ctx, (const uint8_t *const *)frame->data, frame->linesize,
0, height, frame_yuv->data, frame_yuv->linesize);
// 将YUV数据写入文件
// YUV420P格式：先写Y平面，再写U平面，再写V平面
// 每个平面大小为 width * height (Y), width/2 * height/2 (U), width/2 * height/2 (V)
for (int i = 0; i < height; i++) {
fwrite(frame_yuv->data[0] + i * frame_yuv->linesize[0], 1, width, outfile);
}
for (int i = 0; i < height / 2; i++) {
fwrite(frame_yuv->data[1] + i * frame_yuv->linesize[1], 1, width / 2, outfile);
}
for (int i = 0; i < height / 2; i++) {
fwrite(frame_yuv->data[2] + i * frame_yuv->linesize[2], 1, width / 2, outfile);
}
}
}
av_packet_unref(&pkt);
}
// 刷新解码器
pkt.data = NULL;
pkt.size = 0;
avcodec_send_packet(codec_ctx, &pkt);
end:
// 释放资源
if (outfile) fclose(outfile);
if (sws_ctx) sws_freeContext(sws_ctx);
if (frame) av_frame_free(&frame);
if (frame_yuv) av_frame_free(&frame_yuv);
if (codec_ctx) avcodec_free_context(&codec_ctx);
if (fmt_ctx) avformat_close_input(&fmt_ctx);
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, inputPath_, inputPath);
(*env)->ReleaseStringUTFChars(env, outputPath_, outputPath);
return ret < 0 ? -1 : 0;
}
```
### 步骤4：在Android应用中调用
在Android应用中，我们可以这样调用：
```java
VideoDecoder decoder = new VideoDecoder();
decoder.convertToYuv(inputMp4Path, outputYuvPath);
```
### 注意事项
1. 由于视频文件可能很大，转换过程可能耗时，应该在后台线程执行。
2. 需要确保有足够的存储空间来保存YUV文件（因为YUV文件通常比原始视频大很多）。
3. 上述代码是简化版本，实际应用中需要更详细的错误处理和资源释放。
另外，引用[3]提供了一个完整的项目，可以参考其实现：https://github.com/979451341/Audio-and-video-learning-materials/tree/master/FFmpeg(MP4转yuv）
综上所述，在Android上将MP4转换为YUV格式可以通过FFmpeg库编程实现，或者使用FFmpeg命令行工具。编程实现更加灵活，但需要一定的FFmpeg知识和JNI编程经验。
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§§相关问题§§
1. 如何为Android编译FFmpeg？
2. 在Android中使用FFmpeg库时，如何管理内存以避免OOM？
3. YUV420P格式的数据布局是怎样的？
4. 如何将转换后的YUV数据实时显示在Android的Surface上？</think>在 Android 平台上将 MP4 文件转换为 YUV 格式，可以通过 FFmpeg 库实现。以下是两种主要方法及其实现步骤：
### 方法一：使用 FFmpeg 命令行工具（推荐）
1. **集成 FFmpeg 到 Android 项目**
- 下载编译好的 [Android FFmpeg 库](https://github.com/FFmpeg/FFmpeg)
- 将 `ffmpeg` 可执行文件放入 `app/src/main/assets` 目录
- 在运行时复制到应用目录：
```java
public void copyFFmpeg(Context context) {
try {
InputStream in = context.getAssets().open("ffmpeg");
File outFile = new File(context.getFilesDir(), "ffmpeg");
FileOutputStream out = new FileOutputStream(outFile);
byte[] buffer = new byte[1024];
int read;
while ((read = in.read(buffer)) != -1) {
out.write(buffer, 0, read);
}
out.close();
in.close();
// 设置可执行权限
Runtime.getRuntime().exec("chmod 700 " + outFile.getAbsolutePath());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
```
2. **执行转换命令**
```java
public void convertMp4ToYuv(String inputPath, String outputPath) {
try {
File ffmpeg = new File(getFilesDir(), "ffmpeg");
String cmd = ffmpeg.getAbsolutePath() +
" -i " + inputPath +
" -c:v rawvideo -pix_fmt yuv420p " +
outputPath;
Process process = Runtime.getRuntime().exec(cmd);
int exitCode = process.waitFor();
if (exitCode == 0) {
Log.d("FFmpeg", "转换成功");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
```
### 方法二：使用 FFmpeg 库编程实现
1. **添加依赖**
在 `build.gradle` 中添加：
```gradle
implementation 'com.arthenica:mobile-ffmpeg-full:4.4'
```
2. **解码 MP4 并输出 YUV**
```java
import com.arthenica.mobileffmpeg.FFmpeg;
public void convertToYuv(String inputPath, String outputPath) {
String cmd = "-i " + inputPath +
" -c:v rawvideo -pix_fmt yuv420p " +
outputPath;
int result = FFmpeg.execute(cmd);
if (result == 0) {
Log.d("FFmpeg", "转换成功");
}
}
```
### 关键参数说明
- `-c:v rawvideo`：指定输出原始视频流
- `-pix_fmt yuv420p`：指定输出格式为 YUV420P（最常用的 YUV 格式）
- 输出文件扩展名建议使用 `.yuv`
### 注意事项
1. **权限申请**：需要 `READ_EXTERNAL_STORAGE` 权限访问输入文件
2. **大文件处理**：YUV 文件通常很大（1分钟 720p 视频 ≈ 200MB），建议：
- 在后台线程处理
- 提供进度提示
- 确保足够存储空间
3. **格式验证**：使用 [YUV Player](http://www.yuvplayer.com/) 可验证输出文件
### 完整示例项目
参考 GitHub 上的实现：
[FFmpeg MP4 转 YUV 示例](https://github.com/979451341/Audio-and-video-learning-materials/tree/master/FFmpeg(MP4转yuv))[^3]
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本文介绍了一个用于转换文件大小的工具类实现，该工具类能够将文件大小转换为易于理解的格式，如B、K、M和G等，并提供了一个具体的Java代码示例。
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