前情提要
上一篇博客咱们剖析了如何应用 Android 的硬件设施 (摄像机、录音设施) 来进行采集原生数据，Camera 采集回传的是 YUV 数据，AudioRecord 是 PCM，咱们要对这些数据进行编码(压缩编码)，对于为什么要这么做，咱们在 Android 音视频系列的首篇文章也曾经剖析过了，对于音视频的编解码计划，最有名的应该是 FFMpeg 了，这是一套跨平台的编码方案，实用于 Windows、Linux、Android、IOS。对于 FFMpeg 咱们前面的文章还会仔细分析，这里咱们来说在 Android 上音视频编解码逃不过的坑 -MediaCodec。
MediaCodec
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MediaCodec 能够用来编 / 解码音 / 视频。
MediaCodec 简略介绍
MediaCodec 类可用于拜访低级媒体编解码器，即编码器 / 解码器组件。它是 Android 低级多媒体反对根底构造的一部分（通常与 MediaExtractor，MediaSync，MediaMuxer，MediaCrypto，MediaDrm，Image，Surface 和 AudioTrack 一起应用）。对于 MediaCodec 的形容可参看官网介绍 MediaCodec
狭义而言，编解码器解决输出数据以生成输入数据。它异步解决数据，并应用一组输出和输入缓冲区。在简略的状况下，您申请（或接管）一个空的输出缓冲区，将其填充数据并将其发送到编解码器进行解决。编解码器用完了数据并将其转换为空的输入缓冲区之一。最初，您申请（或接管）已填充的输入缓冲区，应用其内容并将其开释回编解码器。
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读者如果对生产者 - 消费者模型还有印象的话，那么 MediaCodec 的运行模式其实也不难理解。
上面是 MediaCodec 的简略类图
MediaCodec 状态机
在 MediaCodec 生命周期内，编解码器从概念上讲处于以下三种状态之一：Stopped，Executing 或 Released。Stopped 的个体状态实际上是三个状态的汇合：Uninitialized，Configured 和 Error，而 Executing 状态从概念上讲通过三个子状态：Flushed，Running 和 Stream-of-Stream。
应用工厂办法之一创立编解码器时，编解码器处于未初始化状态。首先，您须要通过 configure（…）对其进行配置，使它进入已配置状态，而后调用 start（）将其移至执行状态。在这种状态下，您能够通过上述缓冲区队列操作来解决数据。
执行状态具备三个子状态：Flushed，Running 和 Stream-of-Stream。在 start（）之后，编解码器立刻处于 Flushed 子状态，其中蕴含所有缓冲区。一旦第一个输出缓冲区出队，编解码器将移至“Running”子状态，在此状态下将破费大部分工夫。当您将输出缓冲区与流完结标记排队时，编解码器将转换为 End-of-Stream 子状态。在这种状态下，编解码器将不再承受其余输出缓冲区，但仍会生成输入缓冲区，直到在输入端达到流完结为止。在执行状态下，您能够应用 flush（）随时返回到“刷新”子状态。
调用 stop（）使编解码器返回 Uninitialized 状态，随后能够再次对其进行配置。应用编解码器实现操作后，必须通过调用 release（）开释它。
在极少数状况下，编解码器可能会遇到谬误并进入“谬误”状态。应用来自排队操作的有效返回值或有时通过异样来传播此信息。调用 reset（）使编解码器再次可用。您能够从任何状态调用它，以将编解码器移回“Uninitialized”状态。否则，请调用 release（）以移至终端的“Released”状态。
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MediaCodec 数据处理的模式可分为同步和异步，上面咱们会一一剖析
MediaCodec 同步模式
上代码
public H264MediaCodecEncoder(int width, int height) {
// 设置 MediaFormat 的参数
MediaFormat mediaFormat = MediaFormat.createVideoFormat(MIMETYPE_VIDEO_AVC, width, height);
mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT, MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatYUV420Flexible);
mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, width * height * 5);
mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, 30);//FPS
mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, 1);
try {
// 通过 MIMETYPE 创立 MediaCodec 实例
mMediaCodec = MediaCodec.createEncoderByType(MIMETYPE_VIDEO_AVC);
// 调用 configure, 传入的 MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE 示意编码
mMediaCodec.configure(mediaFormat, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);
// 调用 start
mMediaCodec.start();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();
}
}调用 putData 向队列中 add 原始 YUV 数据
public void putData(byte[] buffer) {if (yuv420Queue.size() >= 10) {yuv420Queue.poll();
}
yuv420Queue.add(buffer);
}
// 开启编码
public void startEncoder() {
isRunning = true;
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
executorService.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {byte[] input = null;
while (isRunning) {if (yuv420Queue.size() > 0) {
// 从队列中取数据
input = yuv420Queue.poll();}
if (input != null) {
try {
//【1】dequeueInputBuffer
int inputBufferIndex = mMediaCodec.dequeueInputBuffer(TIMEOUT_S);
if (inputBufferIndex >= 0) {
//【2】getInputBuffer
ByteBuffer inputBuffer = null;
if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {inputBuffer = mMediaCodec.getInputBuffer(inputBufferIndex);
} else {inputBuffer = mMediaCodec.getInputBuffers()[inputBufferIndex];
}
inputBuffer.clear();
inputBuffer.put(input);
//【3】queueInputBuffer
mMediaCodec.queueInputBuffer(inputBufferIndex, 0, input.length, getPTSUs(), 0);
}
MediaCodec.BufferInfo bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();
//【4】dequeueOutputBuffer
int outputBufferIndex = mMediaCodec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, TIMEOUT_S);
if (outputBufferIndex == MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED) {MediaFormat newFormat = mMediaCodec.getOutputFormat();
if (null != mEncoderCallback) {mEncoderCallback.outputMediaFormatChanged(H264_ENCODER, newFormat);
}
if (mMuxer != null) {if (mMuxerStarted) {throw new RuntimeException("format changed twice");
}
// now that we have the Magic Goodies, start the muxer
mTrackIndex = mMuxer.addTrack(newFormat);
mMuxer.start();
mMuxerStarted = true;
}
}
while (outputBufferIndex >= 0) {
ByteBuffer outputBuffer = null;
//【5】getOutputBuffer
if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {outputBuffer = mMediaCodec.getOutputBuffer(outputBufferIndex);
} else {outputBuffer = mMediaCodec.getOutputBuffers()[outputBufferIndex];
}
if (bufferInfo.flags == MediaCodec.BUFFER_FLAG_CODEC_CONFIG) {bufferInfo.size = 0;}
if (bufferInfo.size > 0) {// adjust the ByteBuffer values to match BufferInfo (not needed?)
outputBuffer.position(bufferInfo.offset);
outputBuffer.limit(bufferInfo.offset + bufferInfo.size);
// write encoded data to muxer(need to adjust presentationTimeUs.
bufferInfo.presentationTimeUs = getPTSUs();
if (mEncoderCallback != null) {
// 回调
mEncoderCallback.onEncodeOutput(H264_ENCODER, outputBuffer, bufferInfo);
}
prevOutputPTSUs = bufferInfo.presentationTimeUs;
if (mMuxer != null) {if (!mMuxerStarted) {throw new RuntimeException("muxer hasn't started");
}
mMuxer.writeSampleData(mTrackIndex, outputBuffer, bufferInfo);
}
}
mMediaCodec.releaseOutputBuffer(outputBufferIndex, false);
bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();
outputBufferIndex = mMediaCodec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, TIMEOUT_S);
}
} catch (Throwable throwable) {throwable.printStackTrace();
}
} else {
try {Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
}
}
}
}
});
}
PS
编解码这种耗时操作要在独自的线程中实现，咱们这里有个缓冲队列ArrayBlockingQueue<byte[]> yuv420Queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);, 用来接管从 Camera 回调中传入的 byte[] YUV 数据，咱们又新建设了一个现成来从缓冲队列yuv420Queue中循环读取数据交给 MediaCodec 进行编码解决，编码实现的格局是由mMediaCodec = MediaCodec.createEncoderByType(MIMETYPE_VIDEO_AVC);指定的，这里输入的是目前最为宽泛应用的H264格局
残缺代码请看 H264MediaCodecEncoder
MediaCodec 异步模式
@RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
public H264MediaCodecAsyncEncoder(int width, int height) {MediaFormat mediaFormat = MediaFormat.createVideoFormat(MIMETYPE_VIDEO_AVC, width, height);
mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT, MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatYUV420Flexible);
mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, width * height * 5);
mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, 30);//FPS
mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, 1);
try {mMediaCodec = MediaCodec.createEncoderByType(MIMETYPE_VIDEO_AVC);
mMediaCodec.configure(mediaFormat, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);
// 设置回调
mMediaCodec.setCallback(new MediaCodec.Callback() {
@Override
/**
* Called when an input buffer becomes available.
*
* @param codec The MediaCodec object.
* @param index The index of the available input buffer.
*/
public void onInputBufferAvailable(@NonNull MediaCodec codec, int index) {Log.i("MFB", "onInputBufferAvailable:" + index);
byte[] input = null;
if (isRunning) {if (yuv420Queue.size() > 0) {input = yuv420Queue.poll();
}
if (input != null) {ByteBuffer inputBuffer = codec.getInputBuffer(index);
inputBuffer.clear();
inputBuffer.put(input);
codec.queueInputBuffer(index, 0, input.length, getPTSUs(), 0);
}
}
}
@Override
/**
* Called when an output buffer becomes available.
*
* @param codec The MediaCodec object.
* @param index The index of the available output buffer.
* @param info Info regarding the available output buffer {@link MediaCodec.BufferInfo}.
*/
public void onOutputBufferAvailable(@NonNull MediaCodec codec, int index, @NonNull MediaCodec.BufferInfo info) {Log.i("MFB", "onOutputBufferAvailable:" + index);
ByteBuffer outputBuffer = codec.getOutputBuffer(index);
if (info.flags == MediaCodec.BUFFER_FLAG_CODEC_CONFIG) {info.size = 0;}
if (info.size > 0) {// adjust the ByteBuffer values to match BufferInfo (not needed?)
outputBuffer.position(info.offset);
outputBuffer.limit(info.offset + info.size);
// write encoded data to muxer(need to adjust presentationTimeUs.
info.presentationTimeUs = getPTSUs();
if (mEncoderCallback != null) {
// 回调
mEncoderCallback.onEncodeOutput(H264_ENCODER, outputBuffer, info);
}
prevOutputPTSUs = info.presentationTimeUs;
if (mMuxer != null) {if (!mMuxerStarted) {throw new RuntimeException("muxer hasn't started");
}
mMuxer.writeSampleData(mTrackIndex, outputBuffer, info);
}
}
codec.releaseOutputBuffer(index, false);
}
@Override
public void onError(@NonNull MediaCodec codec, @NonNull MediaCodec.CodecException e) { }
@Override
/**
* Called when the output format has changed
*
* @param codec The MediaCodec object.
* @param format The new output format.
*/
public void onOutputFormatChanged(@NonNull MediaCodec codec, @NonNull MediaFormat format) {if (null != mEncoderCallback) {mEncoderCallback.outputMediaFormatChanged(H264_ENCODER, format);
}
if (mMuxer != null) {if (mMuxerStarted) {throw new RuntimeException("format changed twice");
}
// now that we have the Magic Goodies, start the muxer
mTrackIndex = mMuxer.addTrack(format);
mMuxer.start();
mMuxerStarted = true;
}
}
});
mMediaCodec.start();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();
}
}残缺代码请看 H264MediaCodecAsyncEncoder
MediaCodec 小结
MediaCodec 用来音视频的编解码工作 (这个过程有的文章也称为 硬解 ), 通过MediaCodec.createEncoderByType(MIMETYPE_VIDEO_AVC) 函数中的参数来创立音频或者视频的编码器，同理通过 MediaCodec.createDecoderByType(MIMETYPE_VIDEO_AVC) 创立音频或者视频的解码器。对于音视频编解码中须要的不同参数用 MediaFormat 来指定
小结
本篇文章具体的对 MediaCodec 进行了剖析，读者可依据博客对应 Demo 来进行理论操练
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