Android 用MediaCodec实现视频硬解码

2013-09-09 14:52

        本文向你讲述如何用Android标准的API
（MediaCodec）实现视频的硬件编解码。例程将从摄像头采集视频开始，然后进行H264编码，再解码，然后显示。我将尽量讲得简短而清晰，不展示那些不相关的代码。但是，我不建议你读这篇文章，也不建议你开发这类应用，而应该转而开发一些戳鱼、打鸟、其乐融融的程序。好吧，下面的内容是写给那些执迷不悟的人的，看完之后也许你会同意我的说法：Android只是一个玩具，很难指望它来做靠谱的应用。

1、从摄像头采集视频

      可以通过摄像头Preview的回调，来获取视频数据。

      首先创建摄像头，并设置参数：

[java] view
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                     cam = Camera.open();  

cam.setPreviewDisplay(holder);                    

Camera.Parameters parameters = cam.getParameters();  

parameters.setFlashMode("off"); // 无闪光灯  

parameters.setWhiteBalance(Camera.Parameters.WHITE_BALANCE_AUTO);  

parameters.setSceneMode(Camera.Parameters.SCENE_MODE_AUTO);  

parameters.setFocusMode(Camera.Parameters.FOCUS_MODE_AUTO);   

parameters.setPreviewFormat(ImageFormat.YV12);       

parameters.setPictureSize(camWidth, camHeight);  

parameters.setPreviewSize(camWidth, camHeight);  

    //这两个属性 如果这两个属性设置的和真实手机的不一样时，就会报错  

cam.setParameters(parameters);            

宽度和高度必须是摄像头支持的尺寸，否则会报错。要获得所有支持的尺寸，可用getSupportedPreviewSizes，这里不再累述。据说所有的参数必须设全，漏掉一个就可能报错，不过只是据说，我只设了几个属性也没出错。    然后就开始Preview了：

[java] view
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buf = new byte[camWidth * camHeight * 3 / 2];  

cam.addCallbackBuffer(buf);  

cam.setPreviewCallbackWithBuffer(this);           

cam.startPreview();   

  setPreviewCallbackWithBuffer是很有必要的，不然每次回调系统都重新分配缓冲区，效率会很低。

    在onPreviewFrame中就可以获得原始的图片了（当然，this 肯定要 implements PreviewCallback了）。这里我们是把它传给编码器：

[java] view
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public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {  

    if (frameListener != null) {  

        frameListener.onFrame(data, 0, data.length, 0);  

    }  

    cam.addCallbackBuffer(buf);  

}  

2、编码

    首先要初始化编码器：

[java] view
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      mediaCodec = MediaCodec.createEncoderByType("Video/AVC");  

MediaFormat mediaFormat = MediaFormat.createVideoFormat(type, width, height);  

mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, 125000);  

mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, 15);  

mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT, MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatYUV420Planar);  

mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, 5);  

mediaCodec.configure(mediaFormat, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);  

mediaCodec.start();  

    然后就是给他喂数据了，这里的数据是来自摄像头的：

[java] view
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public void onFrame(byte[] buf, int offset, int length, int flag) {  

   ByteBuffer[] inputBuffers = mediaCodec.getInputBuffers();  

   ByteBuffer[] outputBuffers = mediaCodec.getOutputBuffers();  

   int inputBufferIndex = mediaCodec.dequeueInputBuffer(-1);  

   if (inputBufferIndex >= 0)  

       ByteBuffer inputBuffer = inputBuffers[inputBufferIndex];  

       inputBuffer.clear();  

       inputBuffer.put(buf, offset, length);  

       mediaCodec.queueInputBuffer(inputBufferIndex, 0, length, 0, 0);  

   }  

   MediaCodec.BufferInfo bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();  

   int outputBufferIndex = mediaCodec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo,0);  

   while (outputBufferIndex >= 0) {  

       ByteBuffer outputBuffer = outputBuffers[outputBufferIndex];  

       if (frameListener != null)  

           frameListener.onFrame(outputBuffer, 0, length, flag);  

       mediaCodec.releaseOutputBuffer(outputBufferIndex, false);  

       outputBufferIndex = mediaCodec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, 0);  

   }   

先把来自摄像头的数据喂给它，然后从它里面取压缩好的数据喂给解码器。
3、解码和显示

     首先初始化解码器：

[java] view
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mediaCodec = MediaCodec.createDecoderByType("Video/AVC");  

MediaFormat mediaFormat = MediaFormat.createVideoFormat(mime, width, height);  

mediaCodec.configure(mediaFormat, surface, null, 0);  

mediaCodec.start();  

             这里通过给解码器一个surface，解码器就能直接显示画面。

     然后就是处理数据了：

[java] view
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public void onFrame(byte[] buf, int offset, int length, int flag) {  

        ByteBuffer[] inputBuffers = mediaCodec.getInputBuffers();  

            int inputBufferIndex = mediaCodec.dequeueInputBuffer(-1);  

        if (inputBufferIndex >= 0) {  

            ByteBuffer inputBuffer = inputBuffers[inputBufferIndex];  

            inputBuffer.clear();  

            inputBuffer.put(buf, offset, length);  

            mediaCodec.queueInputBuffer(inputBufferIndex, 0, length, mCount * 1000000 / FRAME_RATE, 0);  

                   mCount++;  

        }  

  

       MediaCodec.BufferInfo bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();  

       int outputBufferIndex = mediaCodec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo,0);  

       while (outputBufferIndex >= 0) {  

           mediaCodec.releaseOutputBuffer(outputBufferIndex, true);  

           outputBufferIndex = mediaCodec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, 0);  

       }  

}  

        queueInputBuffer第三个参数是时间戳，其实怎么写都无所谓，只要是按时间线性增加的就可以，这里就随便弄一个了。后面一段的代码就是把缓冲区给释放掉，因为我们直接让解码器显示，就不需要解码出来的数据了，但是必须要这么释放一下，否则解码器始终给你留着，内存就该不够用了。

好了，到现在，基本上就可以了。如果你运气够好，现在就能看到视频了，比如在我的三星手机上这样就可以了。但是，我试过几个其他平台，多数都不可以，总是有各种各样的问题，如果要开发一个不依赖平台的应用，还有很多的问题要解决。说说我遇到的一些情况：

1、视频尺寸

     一般都能支持176X144/352X288这种尺寸，但是大一些的，640X480就有很多机子不行了，至于为什么，我也不知道。当然，这个尺寸必须和摄像头预览的尺寸一致，预览的尺寸可以枚举一下。

2、颜色空间

    根据ANdroid SDK文档，确保所有硬件平台都支持的颜色，在摄像头预览输出是YUV12，在编码器输入是COLOR_FormatYUV420Planar，也就是前面代码中设置的那样。       不过，文档终究是文档，否则安卓就不是安卓。

    在有的平台上，这两个颜色格式是一样的，摄像头的输出可以直接作为编码器的输入。也有的平台，两个是不一样的，前者就是YUV12，后者等于I420，需要把前者的UV分量颠倒一下。下面的代码效率不高，可供参考。

[java] view
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byte[] i420bytes = null;  

private byte[] swapYV12toI420(byte[] yv12bytes, int width, int height) {  

    if (i420bytes == null)  

        i420bytes = new byte[yv12bytes.length];  

    for (int i = 0; i < width*height; i++)  

        i420bytes[i] = yv12bytes[i];  

    for (int i = width*height; i < width*height + (width/2*height/2); i++)  

        i420bytes[i] = yv12bytes[i + (width/2*height/2)];  

    for (int i = width*height + (width/2*height/2); i < width*height + 2*(width/2*height/2); i++)  

        i420bytes[i] = yv12bytes[i - (width/2*height/2)];  

    return i420bytes;  

}  

      这里的困难是，我不知道怎样去判断是否需要这个转换。据说，Android 4.3不用再从摄像头的PreView里面取图像，避开了这个问题。这里有个例子，虽然我没读，但看起来挺厉害的样子，应该不会有错吧（觉厉应然）。http://bigflake.com/mediacodec/CameraToMpegTest.java.txt

3、输入输出缓冲区的格式

    SDK里并没有规定格式，但是，这种情况H264的格式基本上就是附录B。但是，也有比较有特色的，它就是不带那个StartCode，就是那个0x000001，搞得把他编码器编出来的东西送给他的解码器，他自己都解不出来。还好，我们可以自己加。

[java] view
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ByteBuffer outputBuffer = outputBuffers[outputBufferIndex];  

byte[] outData = new byte[bufferInfo.size + 3];  

       outputBuffer.get(outData, 3, bufferInfo.size);  

if (frameListener != null) {  

    if ((outData[3]==0 && outData[4]==0 && outData[5]==1)  

    || (outData[3]==0 && outData[4]==0 && outData[5]==0 && outData[6]==1))  

    {  

        frameListener.onFrame(outData, 3, outData.length-3, bufferInfo.flags);  

    }  

    else  

    {  

     outData[0] = 0;  

     outData[1] = 0;  

     outData[2] = 1;  

        frameListener.onFrame(outData, 0, outData.length, bufferInfo.flags);  

    }  

}  

4、有时候会死在dequeueInputBuffer(-1)上面

根据SDK文档，dequeueInputBuffer 的参数表示等待的时间（毫秒），-1表示一直等，0表示不等。按常理传-1就行，但实际上在很多机子上会挂掉，没办法，还是传0吧，丢帧总比挂掉好。当然也可以传一个具体的毫秒数，不过没什么大意思吧。

在遇到上述的问题之后，我给出了我的感慨：Android是一个玩具。