关于云计算:JavaCV的摄像头实战之六保存为mp4文件有声音

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本篇概览

• 本文是《JavaCV 的摄像头实战》的第六篇，在《JavaCV 的摄像头实战之三：保留为 mp4 文件》一文中，咱们将摄像头的内容录制为 mp4 文件，置信聪慧的您肯定觉察到了一缕瑕疵：没有声音
• 尽管《JavaCV 的摄像头实战》系列的主题是摄像头解决，但显然音视频健全才是最常见的状况，因而就在本篇补全前文的有余吧：编码实现摄像头和麦克风的录制

对于音频的采集和录制

• 本篇的代码是在《JavaCV 的摄像头实战之三：保留为 mp4 文件》源码的根底上减少音频解决局部
• 编码前，咱们先来剖析一下，减少音频解决后具体的代码逻辑会有哪些变动
• 只保留视频的操作，与保留音频相比，步骤的区别如下图所示，深色块就是新增的操作：

• 绝对的，在利用完结时，开释所有资源的时候，音视频的操作也比只有视频时要多一些，如下图所示，深色就是开释音频相干资源的操作：

• 为了让代码简洁一些，我将音频相干的解决都放在名为 <font color=”blue”>AudioService</font> 的类中，也就是说下面两幅图的深色局部的代码都在 AudioService.java 中，主程序应用此类来实现音频解决
• 接下来开始编码

开发音频解决类 AudioService

• 首先是方才提到的 AudioService.java，次要内容就是后面图中深色块的性能，有几处要留神的中央稍后会提到：

package com.bolingcavalry.grabpush.extend;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.bytedeco.ffmpeg.global.avcodec;
import org.bytedeco.javacv.FFmpegFrameRecorder;
import org.bytedeco.javacv.FrameRecorder;
import javax.sound.sampled.AudioFormat;
import javax.sound.sampled.AudioSystem;
import javax.sound.sampled.DataLine;
import javax.sound.sampled.TargetDataLine;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder;
import java.nio.ShortBuffer;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author willzhao
 * @version 1.0
 * @description 音频相干的服务
 * @date 2021/12/3 8:09
 */
@Slf4j
public class AudioService {

    // 采样率
    private final static int SAMPLE_RATE = 44100;

    // 音频通道数，2 示意立体声
    private final static int CHANNEL_NUM = 2;

    // 帧录制器
    private FFmpegFrameRecorder recorder;

    // 定时器
    private ScheduledThreadPoolExecutor sampleTask;

    // 指标数据线，音频数据从这里获取
    private TargetDataLine line;

    // 该数组用于保留从数据线中获得的音频数据
    byte[] audioBytes;

    // 定时工作的线程中会读此变量，而扭转此变量的值是在主线程中，因而要用 volatile 放弃可见性
    private volatile boolean isFinish = false;

    /**
     * 帧录制器的音频参数设置
     * @param recorder
     * @throws Exception
     */
    public void setRecorderParams(FrameRecorder recorder) throws Exception {this.recorder = (FFmpegFrameRecorder)recorder;

        // 码率恒定
        recorder.setAudioOption("crf", "0");
        // 最高音质
        recorder.setAudioQuality(0);
        // 192 Kbps
        recorder.setAudioBitrate(192000);

        // 采样率
        recorder.setSampleRate(SAMPLE_RATE);

        // 立体声
        recorder.setAudioChannels(2);
        // 编码器
        recorder.setAudioCodec(avcodec.AV_CODEC_ID_AAC);
    }

    /**
     * 音频采样对象的初始化
     * @throws Exception
     */
    public void initSampleService() throws Exception {
        // 音频格式的参数
        AudioFormat audioFormat = new AudioFormat(SAMPLE_RATE, 16, CHANNEL_NUM, true, false);

        // 获取数据线所需的参数
        DataLine.Info dataLineInfo = new DataLine.Info(TargetDataLine.class, audioFormat);

        // 从音频捕捉设施获得其数据的数据线，之后的音频数据就从该数据线中获取
        line = (TargetDataLine)AudioSystem.getLine(dataLineInfo);

        line.open(audioFormat);

        // 数据线与音频数据的 IO 建立联系
        line.start();

        // 每次获得的原始数据大小
        final int audioBufferSize = SAMPLE_RATE * CHANNEL_NUM;

        // 初始化数组，用于暂存原始音频采样数据
        audioBytes = new byte[audioBufferSize];

        // 创立一个定时工作，工作的内容是定时做音频采样，再把采样数据交给帧录制器解决
        sampleTask = new ScheduledThreadPoolExecutor(1);
    }

    /**
     * 程序完结前，开释音频相干的资源
     */
    public void releaseOutputResource() {
        // 完结的标记，防止采样的代码在 whlie 循环中不退出
        isFinish = true;
        // 完结定时工作
        sampleTask.shutdown();
        // 进行数据线
        line.stop();
        // 敞开数据线
        line.close();}

    /**
     * 启动定时工作，每秒执行一次，采集音频数据给帧录制器
     * @param frameRate
     */
    public void startSample(double frameRate) {

        // 启动定时工作，每秒执行一次，采集音频数据给帧录制器
        sampleTask.scheduleAtFixedRate((Runnable) new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try
                {
                    int nBytesRead = 0;

                    while (nBytesRead == 0 && !isFinish) {
                        // 音频数据是从数据线中获得的
                        nBytesRead = line.read(audioBytes, 0, line.available());
                    }

                    // 如果 nBytesRead<1，示意 isFinish 标记被设置 true，此时该完结了
                    if (nBytesRead<1) {return;}

                    // 采样数据是 16 比特，也就是 2 字节，对应的数据类型就是 short，// 所以筹备一个 short 数组来承受原始的 byte 数组数据
                    // short 是 2 字节，所以数组长度就是 byte 数组长度的二分之一
                    int nSamplesRead = nBytesRead / 2;
                    short[] samples = new short[nSamplesRead];

                    // 两个 byte 放入一个 short 中的时候，谁在前谁在后？这里用 LITTLE_ENDIAN 指定访问程序，ByteBuffer.wrap(audioBytes).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).asShortBuffer().get(samples);
                    // 将 short 数组转为 ShortBuffer 对象，因为帧录制器的入参须要该类型
                    ShortBuffer sBuff = ShortBuffer.wrap(samples, 0, nSamplesRead);

                    // 音频帧交给帧录制器输入
                    recorder.recordSamples(SAMPLE_RATE, CHANNEL_NUM, sBuff);
                }
                catch (FrameRecorder.Exception e) {e.printStackTrace();
                }
            }
        }, 0, 1000 / (long)frameRate, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }
}

• 上述代码中，有两处要留神：

1. 重点关注 <font color=”blue”>recorder.recordSamples</font>，该办法将音频存入了 mp4 文件
2. 定时工作是在一个新线程中执行的，因而当主线程完结录制后，须要中断定时工作中的 while 循环，因而新增了 volatile 类型的变量 isFinish，帮忙定时工作中的代码判断是否立刻完结 while 循环

革新本来只存视频的代码

• 接着是对《JavaCV 的摄像头实战之三：保留为 mp4 文件》一文中 <font color=”blue”>RecordCameraSaveMp4.java</font> 的革新，为了不影响之前章节在 github 上的代码，这里我新增了一个类 <font color=”blue”>RecordCameraSaveMp4WithAudio.java</font>，内容与 RecordCameraSaveMp4.java 截然不同，接下来咱们来革新这个 RecordCameraSaveMp4WithAudio 类
• 先减少 AudioService 类型的成员变量：

    // 音频服务类
    private AudioService audioService = new AudioService();

• 接下来是要害，initOutput 办法负责帧录制器的初始化，当初要加上音频相干的初始化操作，并且还要启动定时工作去采集和解决音频，如下所示，AudioService 的三个办法都在此调用了，留神定时工作的启动要放在帧录制器初始化之后：

    @Override
    protected void initOutput() throws Exception {
        // 实例化 FFmpegFrameRecorder
        recorder = new FFmpegFrameRecorder(RECORD_FILE_PATH,        // 寄存文件的地位
                                           getCameraImageWidth(),   // 分辨率的宽，与视频源统一
                                           getCameraImageHeight(),  // 分辨率的高，与视频源统一
                                            0);                      // 音频通道，0 示意无

        // 文件格式
        recorder.setFormat("mp4");

        // 帧率与抓取器统一
        recorder.setFrameRate(getFrameRate());

        // 编码格局
        recorder.setPixelFormat(AV_PIX_FMT_YUV420P);

        // 编码器类型
        recorder.setVideoCodec(avcodec.AV_CODEC_ID_MPEG4);

        // 视频品质，0 示意无损
        recorder.setVideoQuality(0);

        // 设置帧录制器的音频相干参数
        audioService.setRecorderParams(recorder);

        // 音频采样相干的初始化操作
        audioService.initSampleService();

        // 初始化
        recorder.start();

        // 启动定时工作，采集音频帧给帧录制器
        audioService.startSample(getFrameRate());

• output 办法保留原样，只解决视频帧（音频解决在定时工作中）

    @Override
    protected void output(Frame frame) throws Exception {
        // 存盘
        recorder.record(frame);
    }

• 开释资源的办法中，减少了音频资源开释的操作：

    @Override
    protected void releaseOutputResource() throws Exception {
        // 执行音频服务的资源开释操作
        audioService.releaseOutputResource();

        // 敞开帧录制器
        recorder.close();}

• 至此，将摄像头视频和麦克风音频存为 mp4 文件的性能已开发实现，再写上 main 办法，留神参数 <font color=”blue”>30</font> 示意抓取和录制的操作执行 30 秒，留神，这是程序执行的时长，<font color=”red”> 不是录制视频的时长 </font>：

    public static void main(String[] args) {
        // 录制 30 秒视频
        new RecordCameraSaveMp4WithAudio().action(30);
    }

• 运行 main 办法，等到控制台输入下图红框的内容时，示意视频录制实现：

• 关上 mp4 文件所在目录，如下图，红框中就是刚刚生成的文件和相干信息，留神蓝框的内容，证实该文件蕴含了视频和音频的数据：

• 用 VLC 播放验证，后果视频和声音都失常
• 至此，咱们已实现了保留音视频文件的性能，得益于 JavaCV 的弱小，整个过程是如此的轻松愉快，接下来请持续关注欣宸原创，《JavaCV 的摄像头实战》系列还会出现更多丰盛的利用；

源码下载

• 《JavaCV 的摄像头实战》的残缺源码可在 GitHub 下载到，地址和链接信息如下表所示 (https://github.com/zq2599/blo…)：

• 这个 git 我的项目中有多个文件夹，本篇的源码在 <font color=”blue”>javacv-tutorials</font> 文件夹下，如下图红框所示：

• <font color=”blue”>javacv-tutorials</font> 外面有多个子工程，《JavaCV 的摄像头实战》系列的代码在 <font color=”red”>simple-grab-push</font> 工程下：

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