Android音视频开发只硬件解码组件MediaCodec讲解

一、介绍以及编解码流程

MediaCodec 类可用于访问低级媒体编解码器，即编码器/解码器组件。它是 Android 低级多媒体支持基础结构的一部分（通常与MediaExtractor、MediaSync、MediaMuxer、MediaCrypto、 MediaDrm、Image、Surface和一起使用AudioTrack。）

由上图可以知道，大概的流程就是：

1、Client 通过dequeueInputBuffer 申请一个空的buffers缓冲区

2、通过queueInputBuffer 将数据填充到缓冲区

3、传给编码器或者解码器（Codec）

4、通过dequeueOutputBuffer 将编解码后的数据下发到输出缓冲区

5、Client 接收并消耗掉输出缓冲区的数据后，将其释放到编解码器中

二、生命周期

由上图可以知道，生命周期大概会分为3类：

Stoped（停止）:

当 使用MediaCodec.createEncoderByType 创建编解码类型时，此时是 Uninitialized 状态

当使用encoderCodec.configure()接口时，编解码器会进入configure状态。

Executing（执行）:

encoderCodec.start() 调用后，将使编解码器进入Executing 状态!

Flushed：在调用start()方法后MediaCodec立即进入Flushed子状态，此时MediaCodec会拥有所有的缓存。可以在Executing状态的任何时候通过调用flush()方法返回到Flushed子状态。

Running：一旦第一个输入缓存（input buffer）被移出队列，MediaCodec就转入Running子状态，这种状态占据了MediaCodec的大部分生命周期。通过调用stop()方法转移到Uninitialized状态。

End-of-Stream：将一个带有end-of-stream标记的输入buffer入队列时，MediaCodec将转入End-of-Stream子状态。在这种状态下，MediaCodec不再接收之后的输入buffer，但它仍然产生输出buffer直到end-of-stream标记输出。

Released（释放）:

当使用完MediaCodec后，必须调用release()方法释放其资源。调用 release()方法进入最终的Released状态。

三、API 接口

//创建解码器（type为mime或name）
public static MediaCodec createDecoderByType(String type)
//创建编码器（type为mime或name）
public static MediaCodec createEncoderByType(String type)
//配置解码器和编码器（flag为0表示解码器，1表示编码器）
public void configure(MediaFormat format, Surface surface, MediaCrypto crypto, int flags)
//启动编码器或解码器
public final void start()
//获取输入队列的一个空闲索引（timeoutUs：最多等待时间，-1表示一直等待，单位：微秒us）
public final int dequeueInputBuffer(long timeoutUs)
//获取输入队列的一个空闲缓存区（index：dequeueInputBuffer方法的返回值）
public ByteBuffer getInputBuffer(int index)
//提醒解码器或编码器处理数据（index：dequeueInputBuffer方法的返回值）
public final void queueInputBuffer(int index, int offset, int size, long presentationTimeUs, int flags)
//创建BufferInfo类，用于存储解码或编码后的缓存数据的格式信息
public final static class BufferInfo{}
//获取输出队列的一个缓存区的索引，并将格式信息保存在info中（timeoutUs：最多等待时间，-1表示一直等待，单位：微秒us）
public final int dequeueOutputBuffer(BufferInfo info, long timeoutUs)
//获取输出队列的一个缓存区（index：dequeueOutputBuffer方法的返回值）
public ByteBuffer getOutputBuffer(int index)
//清除index指向的缓存区中的数据
public final void releaseOutputBuffer(int index, boolean render)
//结束解码或编码会话
public final void stop()
//释放资源
public final void release()

五、封装(kotlin)

这里封装的主要是同步模式：

package com.kt.ktmvvm.jetpack.mediacodec
import android.media.MediaCodec
import android.media.MediaMuxer
import android.os.Environment
import android.util.Log
import kotlinx.coroutines.*
import java.io.BufferedOutputStream
import java.io.File
import java.io.FileOutputStream
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue
/**
* 编码基类
*/
abstract class BaseEncoder(var width: Int, var height: Int) {
   companion object {
       const val encoder_delay_time = 1L //延时时间*1000
       val TAG: String = BaseEncoder::class.java.simpleName
   }
   private var isEncoderRunning: Boolean = false//是否正在编码
   private lateinit var encoderCodec: MediaCodec
   private var job: Job? = null
   private var yuvQueue: ArrayBlockingQueue<ByteArray>? = null
   private var maxQueueSize = 10
   private lateinit var mMediaMuxer: MediaMuxer
   private val path =
       Environment.getExternalStorageDirectory().absolutePath.toString() + "/" + "test.mp4"
   init {
       createFile()
       initEncoder()
   }
   private fun createFile() {
       val file = File(path)
       if (file.exists()) {
           file.delete()
       }
   }
   fun putQueue(byteArray: ByteArray) {
       yuvQueue?.let {
           if (yuvQueue?.size!! >= maxQueueSize) {
               yuvQueue?.poll()
           }
           yuvQueue?.add(byteArray)
       }
   }
   /**
    * 初始化编解码
    */
   private fun initEncoder() {
       //1.创建Mediacodec(两种创建方式) 创建 MediaCodec，此时是 Uninitialized 状态
       encoderCodec = MediaCodec.createEncoderByType(getEncoderType())
       //2.配置configure Configured  状态
       setConfigure(encoderCodec)
       //3启动编码 进入excuting 状态
       encoderCodec.start()
       mMediaMuxer = MediaMuxer(path, MediaMuxer.OutputFormat.MUXER_OUTPUT_MPEG_4)
       startEncoder()
   }
   var mStartMuxer = false
   /**
    * 开始循环编码
    */
   @OptIn(DelicateCoroutinesApi::class)
   fun startEncoder() {
       var pts = 0L
       var mTrackIndex = 0
       job = GlobalScope.launch(Dispatchers.IO) {
           var bufferArray: ByteArray
           isEncoderRunning = false
           if (yuvQueue == null) {
               yuvQueue = ArrayBlockingQueue<ByteArray>(maxQueueSize)
           }
           var generateIndex: Long = 0
           while (isActive && !isEncoderRunning) {
               Log.e(TAG, "THE yuvQueue size  =${yuvQueue?.size}")
               if (yuvQueue?.size!! > 0) {
                   bufferArray = yuvQueue?.poll() as ByteArray
                   //输入缓冲区
                   val inputBuffers = encoderCodec.inputBuffers
//                    try {//1、获取缓存区空buffer
                   val dequeueInputBuffer =
                       encoderCodec.dequeueInputBuffer(-1)
                   if (dequeueInputBuffer >= 0) {
                       val inputBuffer = inputBuffers[dequeueInputBuffer]
                       inputBuffer.clear()
                       //塞入一帧数据buffer
                       inputBuffer.put(bufferArray)
                       //塞入队列进行编码
                       encoderCodec.queueInputBuffer(
                           dequeueInputBuffer,
                           0,
                           bufferArray.size,
                           computePresentationTime(generateIndex),
                           0
                       )
                       generateIndex += 1
                   }
                   //获取输出数据缓存buffer
                   val bufferInfo: MediaCodec.BufferInfo = MediaCodec.BufferInfo()
                   var outputBufferId =
                       encoderCodec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, 1000)
                   Log.e(TAG, "THE dequeueOutputBuffer  =${outputBufferId}")
                   if (outputBufferId == MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED) {
                       // 添加视频轨道
                       mTrackIndex = mMediaMuxer.addTrack(encoderCodec.outputFormat)
                       mMediaMuxer.start()
                       mStartMuxer = true
                   } else {
                       while (outputBufferId >= 0) {
                           if (!mStartMuxer) {
                               Log.i(TAG, "MediaMuxer not start")
                               continue
                           }
                           // 获取有效数据
                           val outputBuffer =
                               encoderCodec.getOutputBuffer(outputBufferId) ?: continue
                           outputBuffer.position(bufferInfo.offset)
                           outputBuffer.limit(bufferInfo.offset + bufferInfo.size)
                           if (pts == 0L) {
                               pts = bufferInfo.presentationTimeUs
                           }
                           bufferInfo.presentationTimeUs = bufferInfo.presentationTimeUs - pts
                           // 将数据写入复用器以生成文件
                           mMediaMuxer.writeSampleData(mTrackIndex, outputBuffer, bufferInfo)
                           Log.d(
                               TAG,
                               "pts = ${bufferInfo.presentationTimeUs / 1000000.0f} s ,${pts / 1000} ms"
                           )
                           encoderCodec.releaseOutputBuffer(outputBufferId, false)
                           outputBufferId = encoderCodec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, 1000)
                       }
                   }
               }
           }
       }
   }
   open fun computePresentationTime(frameIndex: Long): Long {
       return 132 + frameIndex * 1000000 / 30
   }
   /**
    * 编码结束，是否资源
    */
   fun release() {
       try {
           job?.cancel()
           isEncoderRunning = true
           encoderCodec.stop()
           encoderCodec.release()
           if (mStartMuxer) {
               mMediaMuxer.stop()
           }
           mMediaMuxer.release()
       } catch (e: Exception) {
           e.printStackTrace()
       }
   }
   /**
    * 获取编码类型 h264(video/avc)/h265(video/hevc)
    */
   abstract fun getEncoderType(): String
   /**
    * 创建编码配置
    */
   abstract fun setConfigure(encoderCodec: MediaCodec)
}

继承BaseEncorder

package com.kt.ktmvvm.jetpack.mediacodec
import android.media.MediaCodec
import android.media.MediaCodecInfo
import android.media.MediaFormat
import android.os.Build
import android.util.Log
import com.kt.ktmvvm.inner.EncoderType
class VideoEncoder(width: Int, height: Int) : BaseEncoder(width, height) {
   override fun getEncoderType(): String {
       return EncoderType.H264
   }
   override fun setConfigure(encoderCodec: MediaCodec) {
       Log.i(TAG,"the width="+width+"height="+height)
       //宽高必须是16的整倍数
       val createVideoFormat = MediaFormat.createVideoFormat(getEncoderType(), width, height)
       //设置比特率,如果超过android 10 需要设置max-bitrate
       createVideoFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, width*height*3)
       if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.Q) {
//            createVideoFormat.setInteger(MediaFormat.keybit)
       }
       // 指定帧率
       createVideoFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, 30)
       // 指定编码器颜色格式
       createVideoFormat.setInteger(
           MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT,
           MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatSurface
       )
       // 指定关键帧时间间隔
       createVideoFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, 1)
       //设置码率控制
//        createVideoFormat.setInteger(
//            MediaFormat.KEY_BITRATE_MODE,
//            MediaCodecInfo.EncoderCapabilities.BITRATE_MODE_VBR
//        )
       val createInputSurface = encoderCodec.createInputSurface()
       encoderCodec.configure(createVideoFormat,createInputSurface,null,MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE)
   }
}

来源：https://blog.csdn.net/Android_LeeJiaLun/article/details/128533191