十分钟完成安卓 MediaCodec 视频解码

MediaCodec 的视频解码说难也不难,熟练了之后就是常规操作了,十分钟带你快速上手!!!

前言

MediaCodec是安卓自带的视频编解码工具,由于使用的是硬解码,其效率相对FFMPEG高出来不少。

但由于部分厂商的解码器的设计,在某些手机上,H.264解码帧会缓存几帧再渲染,造成7帧左右的延迟现象。如果对解码实时性要求较高,可以通过减少IDR帧间隔来解决(三星的Exynos解码器除外)。

首先不得不说,MediaCodec的使用相对于其他解码工具要繁琐不少,如果你只是需要播放一个本地或服务器上的视频文件,那么请不要犹豫出门右转MediaPlayer,图为MediaPlayer支持的网络格式。

MediaCodec的使用场景是:当你的项目需要用加密的协议来传输视频流,或者需要和视频裸流打交道的时候。

那么,阅读了上面这些啰嗦话,仍然决定要使用MediaCodec的话,就继续读下去吧

1.创建解码器

和JAVA大多数类的使用方式一样,MediaCodec也是从创建对象开始的,不不不,不是new一个MediaCodec,而是使用它自带的方法createDecoderByType:

        //首先我们需要一个显示视频的SurfaceView
        SurfaceView surfaceView;
 
        //根据视频编码创建解码器,这里是解码AVC编码的视频
        MediaCodec mediaCodec = MediaCodec.createDecoderByType(MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_AVC);
 
        //设置宽高,初始化时设置为最小宽高
        width = 128;
        height = 128;
 
        //创建视频格式信息
        MediaFormat mediaFormat = MediaFormat.createVideoFormat(mimeType, width, height);
 
        //!!!注意,这行代码需要界面绘制完成之后才可以调用!!!
        mediaCodec.configure(mediaFormat, surfaceView.getHolder().getSurface(), null, 0);
        mediaCodec.start();

注意,surfaceView的Holder是在界面绘制完成后才可以使用的,如果你把configure方法写在OnCreate里面……等着崩吧~

当然,如果你想要进入页面就开始解码的话,诶也不是不可以~

configure方法写在SurfaceView的生命周期里就好了:

SurfaceView.getHolder().addCallback(new SurfaceHolder.Callback() {
            @Override
            public void surfaceCreated(SurfaceHolder surfaceHolder) {
                mediaCodec.configure(mediaFormat, surfaceHolder.getSurface(), null, 0);
                mediaCodec.start();
            }
 
            @Override
            public void surfaceChanged(SurfaceHolder surfaceHolder, int i, int i1, int i2) {
            }
 
            @Override
            public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder surfaceHolder) {
                stop();
            }
        });

MediaCodec支持的编码可以在MediaFormat类的常量中找到:

2.编写解码函数

首先要准备好MediaCodec.BufferInfo,这个类在整个解码过程中都只要使用一个实例,

因此只要放在初始化方法里就好(onCreate也行):

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

接下来编写解码函数:

    //为减少卡顿,此方法应在子线程下被执行
    public void onFrame(byte[] buf) {
            try {
                //获取MediaCodec的输入流
                ByteBuffer[] inputBuffers = mediaCodec.getInputBuffers();
                //设置解码等待时间,0为不等待,-1为一直等待,其余为时间单位
                int inputBufferIndex = mediaCodec.dequeueInputBuffer(0);
                //填充数据到输入流
                if (inputBufferIndex >= 0) {
                ByteBuffer inputBuffer;
                if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
                    inputBuffer = mediaCodec.getInputBuffer(inputBufferIndex);
                } else {
                    //兼容安卓5.0以下,如不需要可以删掉
                    inputBuffer = mediaCodec.getInputBuffers()[inputBufferIndex];
                }
                inputBuffer.put(buf);
                mediaCodec.queueInputBuffer(inputBufferIndex, 0, length, stamp, 0);
                    inputBuffer.put(buf, 0, buf.length);
                    mediaCodec.queueInputBuffer(inputBufferIndex, 0, buf.length, System.nanoTime() , 0);
                }
                //解码数据到surface,实际项目中最好将以下代码放入另一个线程,不断循环解码以降低延迟
                int outputBufferIndex = mediaCodec.dequeueOutputBuffer(mediaCodecBufferInfo, 0);
                if (outputBufferIndex >= 0) {
                    mediaCodec.releaseOutputBuffer(outputBufferIndex, true);
                } else if (outputBufferIndex == MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED) {
                    //此处可以或得到视频的实际分辨率,用以修正宽高比
                    //fixHW();
                }
            } catch (IllegalStateException e) {
                e.printStackTrace();
            }
       
    }

由于其中包含对数据流的操作,请将这个方法写在子线程里。

在解码时可能会涉及到线程冲突、解码失败的问题,所以这个方法要catch掉IllegalStateException,不然~

代码中注释写的很完整,这里就不多赘述了【反正你们其实就是想复制粘贴是吧!

到这里,你已经完成了解码操作了,对,就是这么简单!

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3.内存回收

你以为到这里就结束了吗?科科~

因为MediaCodec是硬解码,底层当然是用C语言实现的啦。

对于这种C语言实现的方法,用完了一定要记得回收!

        if (mediaCodec != null) {
            //停止解码,此时可以再次调用configure()方法
            mediaCodec.stop();
            //释放内存
            mediaCodec.release();
        }

 这里的Stop方法只是停止解码,因此调用后,你可以调用configure()更换分辨率重新start()开始解码。

更改分辨率前必须调用stop!!!

4.保持纵横比

完成解码之后,你会发现,MediaCodec这坑爹玩意儿居然默认是拉伸到满屏的,那么如果要保持屏幕纵横比怎么办?

MediaCodec自带了一个设置缩放模式的方法:

    //此方法必须在configure和start之后执行才有效
    mediaCodec.setVideoScalingMode(MediaCodec.VIDEO_SCALING_MODE_SCALE_TO_FIT_WITH_CROPPING);

再次强调,这个方法必须在configure和start之后执行才有效!!!

调用这个方法之后,MediaCodec会把视频剪到满屏,对没错,剪到满屏。

如果你想要电影那种上下黑边的效果,唯有在SurfaceView外套一层黑色的布局,把SurfaceView居中。

然后通过修改layoutParams的方法来更改SurfaceView的大小,以此来达到保持纵横比又不被剪掉的情况下拉直满屏。

我已经在Stack Overflow上求证过,确实是只有这一个办法,硬着头皮上吧(代码量庞大注意!):

布局文件:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:id="@+id/videoLayout"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:background="#000"
    android:orientation="vertical">
 
    <SurfaceView
        android:id="@+id/videoSurfaceView"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"
        android:layout_centerInParent="true" />
</RelativeLayout>

代码:

//获取视频宽高以缩放渲染分辨率,注意此方法必须在releaseOutputBuffer之前执行
    public void fixHW() {
        if (width == 0 || height == 0) {
            width = videoLayout.getWidth();
            height = videoLayout.getHeight();
        }
        Log.e("tempWH", width + ":" + height);
        try {
            //获取视频格式信息,注意此方法必须在releaseOutputBuffer之前执行
            MediaFormat currentFormat = mediaCodec.getOutputFormat();
            mediaW = currentFormat.getInteger("width");
            mediaH = currentFormat.getInteger("height");
            Log.e("mediaWH", mediaW + ":" + mediaH);
            if (mediaH < height && mediaW < width) {
                Log.e("fixType", "mediaRes<layoutRes");
                height = mediaH;
                width = mediaW;
                doFix();
            } else if (mediaH >= height) {
                Log.e("fixType", "mediaH<layoutH");
                int fixW = mediaW * (height / mediaH);
                if (width != fixW) {
                    width = fixW;
                    doFix();
                }
            } else if (mediaW >= width) {
                Log.e("fixType", "mediaW<layoutW");
                int fixH = mediaH * (width / mediaW);
                if (height != fixH) {
                    height = fixH;
                    doFix();
                }
            }
        } catch (IllegalStateException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
    private void doFix() {
        Log.e("mediaWH", width + ":" + height);
        //应用新的渲染分辨率
        MediaFormat newFormat = MediaFormat.createVideoFormat(currentMIMEType, width, height);
        configureDecoder(newFormat, tempSurface);
        //运算videoSurfaceView的宽高以保持纵横比
        ViewGroup.LayoutParams surfaceLayoutParams = videoSurfaceView.getLayoutParams();
        surfaceLayoutParams.width = ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT;
        surfaceLayoutParams.height = ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT;
        if (width > height) {
            int fixH = (int) (height * (videoLayout.getWidth() / (double) width));
            if (fixH < videoLayout.getHeight()) {
                surfaceLayoutParams.height = fixH;
            } else {
                surfaceLayoutParams.height = videoLayout.getHeight();
                surfaceLayoutParams.width = (int) (width * (surfaceLayoutParams.height / (double) height));
            }
            fixVideoLayout(surfaceLayoutParams);
        } else if (height > width) {
            int fixW = (int) (width * (videoLayout.getHeight() / (double) height));
            if (fixW < videoLayout.getWidth()) {
                surfaceLayoutParams.width = fixW;
            } else {
                surfaceLayoutParams.width = videoLayout.getWidth();
                surfaceLayoutParams.height = (int) (height * (surfaceLayoutParams.width / (double) width));
            }
            fixVideoLayout(surfaceLayoutParams);
        }
    }
 
    //应用videoSurfaceView的宽高,由于解码线程在子线程,这里需要切回主线程执行
    private void fixVideoLayout(ViewGroup.LayoutParams surfaceLayoutParams) {
        if (hdl_fixHWForSurfaceView == null) {
            hdl_fixHWForSurfaceView = new Handler(videoSurfaceView.getContext().getMainLooper()) {
                @Override
                public void handleMessage(Message msg) {
                    super.handleMessage(msg);
                    videoSurfaceView.setLayoutParams((ViewGroup.LayoutParams) msg.obj);
                }
            };
        }
        Message msg = new Message();
        msg.obj = surfaceLayoutParams;
        hdl_fixHWForSurfaceView.sendMessage(msg);
        Log.e("layoutWH", surfaceLayoutParams.width + ":" + surfaceLayoutParams.height);
    }

这里为了节约性能:

如果视频分辨率低于SurfaceView分辨率,则降低解码分辨率到视频分辨率;如果视频分辨率高于SurfaceView分辨率,则降低解码分辨率到SurfaceView分辨率。

5.省电优化

在屏幕熄灭或者挂入后台的情况下,是没必要让MediaCodec继续解码的,因此,参考其他SDK,我们可以让它共享Activity的生命周期,以此来达到省电的效果:

public void onDestroy() {
        if (mediaCodec != null) {
            //释放内存
            mediaCodec.release();
        }
    }
 
    public void onPause() {
        //通过这个boolean变量来决定要不要处理后台发来的数据流
        isTaskInForeground = false;
        stop();
    }
 
    public void stop() {
        if (mediaCodec != null) {
            //这里catch掉IllegalStateException,以防在未被start前调用
            try {
                //停止解码,此时可以调用configure()方法
                mediaCodec.stop();
            }catch (IllegalStateException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
 
    public void onResume() {
        isTaskInForeground = true;
        if (mediaCodec != null) {
            configureDecoder(tempMediaFormat, tempSurface);
        }
    }
 
    public void configureDecoder(MediaFormat mediaFormat, Surface surface) {
        if (mediaCodec != null) {
            tempSurface = surface;
            //在SurfaceView加载完成前,调用以下方法会报错,此处TryCatch用以应付在OnCreate中执行初始化导致的崩溃
            try {
                mediaCodec.stop();
                tempMediaFormat = mediaFormat;
                mediaCodec.configure(mediaFormat, surface, null, 0);
                mediaCodec.start();
                //此方法必须在configure和start之后执行才有效
//                mediaCodec.setVideoScalingMode(MediaCodec.VIDEO_SCALING_MODE_SCALE_TO_FIT_WITH_CROPPING);
            } catch (IllegalArgumentException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalStateException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

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