Android MediaCodec 简明教程(九):使用 MediaCodec 解码到纹理,使用 OpenGL ES 进行处理,并编码为 MP4 文件

本文主要是介绍Android MediaCodec 简明教程(九):使用 MediaCodec 解码到纹理,使用 OpenGL ES 进行处理,并编码为 MP4 文件,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

系列文章目录

  1. Android MediaCodec 简明教程(一):使用 MediaCodecList 查询 Codec 信息,并创建 MediaCodec 编解码器
  2. Android MediaCodec 简明教程(二):使用 MediaCodecInfo.CodecCapabilities 查询 Codec 支持的宽高,颜色空间等能力
  3. Android MediaCodec 简明教程(三):详解如何在同步与异步模式下,使用MediaCodec将视频解码到ByteBuffers,并在ImageView上展示
  4. Android MediaCodec 简明教程(四):使用 MediaCodec 将视频解码到 Surface,并使用 SurfaceView 播放视频
  5. Android MediaCodec 简明教程(五):使用 MediaCodec 编码 ByteBuffer 数据,并保存为 MP4 文件
  6. Android MediaCodec 简明教程(六):使用 EGL 和 OpenGL 绘制图像到 Surface 上,并通过 MediaCodec 编码 Surface 数据,并保存到 MP4 文件
  7. Android MediaCodec 简明教程(七):使用 MediaCodec 解码到 OES 纹理上
  8. Android MediaCodec 简明教程(八):使用 MediaCodec 解码到纹理,使用 OpenGL ES 进行处理并显示在 GLSurfaceView 上

前言

在上一章节,我们已经探讨了如何使用 OpenGL ES 处理解码后的纹理,将彩色画面转换为灰色画面,并在 GLSurfaceView 上展示。在本章节,我们将研究如何将处理后的视频帧保存为本地的 MP4 文件。
本文所有代码可以在 DecodeEditEncodeActivity.kt 找到

数据流

在这里插入图片描述
整体流程可以大致描述为: Demuxer -> MediaCodec Decoder -> Edit -> MediaCodec Encoder -> Muxer

我们选择 Surface 作为视频数据传递的介质,其中 Surface 中的 Buffer Queue 起着关键作用。在这个流程中,我们需要关注每个 Surface 的生产者和消费者,以便清晰地理解数据的流向。

  1. Demuxer 负责解封装,将压缩数据传递给 MediaCodec 解码器。
  2. MediaCodec 解码器负责解码,将解码后的数据写入 Surface 的 Buffer Queue 中。
  3. SurfaceTexture 作为消费者获取到 Buffer 后,将视频数据绘制到 OES 纹理上。
  4. 使用 OpenGL ES API 将 OES 纹理绘制到编码器的 Surface 上,绘制过程中可以进行图像处理工作。此时,OpenGL 是该 Surface Buffer Queue 的生产者。
  5. MediaCodec 编码器收到 Buffer 后负责将其编码压缩。
  6. 编码压缩后的数据由 Muxer 进行封装,最终写入 MP4 文件中。

通过以上流程,视频数据经过解封装、解码、编辑、编码和封装等步骤,最终生成了一个完整的视频文件。

发生了编码卡死的问题

我在编写本章代码时遇到了卡死的问题,线程卡在 glColor 或者 glDrawElements 等 OpenGL 绘制 API 上,并且在华为手机上是必现的,但在小米手机上却没能复现。经过排查,我找到了原因:编码器的 Surface Buffer Queue 满了,导致在调用绘制 api 时,阻塞了当前线程。

那么,问题一:为什么编码器的 Surface 满了?这是因为我们使用的是 MediaCodec 的异步模式,无论是编码还是解码;并且通过 Debug 你就会知道,编码器和解码器虽然是两个 MediaCodec 实例,但它们的回调函数却在同一个线程中执行。于是乎,当出现解码器任务比较多的时候,编码器的 Surface 就可能满,导致卡死。如下图。
在这里插入图片描述

问题二,为什么华为手机上必现,小米手机却是正常的。通过日志我发现华为手机上 Surface Buffer Queue 大小为 5,而小米手机是 15,这就导致了小米手机上比较难出现 Buffer Quque 满了导致卡死的问题,但实际上也只是概率比较小,在极限情况仍然可能出现卡死的问题。

知道卡死的原因后如何修复?其实也很简单,我们让编解码器的回调函数执行在不同线程下即可,这部分在代码中会有说明。

Show me the code

先看下整体流程的代码:

private fun decodeASync() {var done = AtomicBoolean(false)// setup extractorval mediaExtractor = MediaExtractor()resources.openRawResourceFd(R.raw.h264_720p).use {mediaExtractor.setDataSource(it)}val videoTrackIndex = 0mediaExtractor.selectTrack(videoTrackIndex)val inputVideoFormat = mediaExtractor.getTrackFormat(videoTrackIndex)val videoWidth = inputVideoFormat.getInteger(MediaFormat.KEY_WIDTH)val videoHeight = inputVideoFormat.getInteger(MediaFormat.KEY_HEIGHT)Log.i(TAG, "get video width: $videoWidth, height: $videoHeight")// setup muxerval outputDir = externalCacheDirval outputName = "decode_edit_encode_test.mp4"val outputFile = File(outputDir, outputName)val muxer = MediaMuxer(outputFile.absolutePath, MediaMuxer.OutputFormat.MUXER_OUTPUT_MPEG_4)var muxerSelectVideoTrackIndex = 0// create encoderval mimeType = MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_AVCval outputFormat = MediaFormat.createVideoFormat(mimeType, videoWidth, videoHeight)val colorFormat = MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatSurfaceval videoBitrate = 2000000val frameRate = 30val iFrameInterval = 60outputFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT, colorFormat)outputFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, videoBitrate)outputFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, frameRate)outputFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, iFrameInterval)val codecList = MediaCodecList(MediaCodecList.REGULAR_CODECS)val encodeCodecName = codecList.findEncoderForFormat(outputFormat)val encoder = MediaCodec.createByCodecName(encodeCodecName)Log.i(TAG, "create encoder with format: $outputFormat")// set encoder callbackencoder.setCallback(...)encoder.configure(outputFormat, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE)// create input surface and egl context for opengl renderingval inputSurface = InputSurface(encoder.createInputSurface())inputSurface.makeCurrent()// create decoderval decodeCodecName = codecList.findDecoderForFormat(inputVideoFormat)val decoder = MediaCodec.createByCodecName(decodeCodecName)// create output surface textureval textureRenderer = TextureRenderer2()val surfaceTexture = SurfaceTexture(textureRenderer.texId)val outputSurface = Surface(surfaceTexture)inputSurface.releaseEGLContext()val thread = HandlerThread("FrameHandlerThread")thread.start()surfaceTexture.setOnFrameAvailableListener({Log.d(TAG, "setOnFrameAvailableListener")synchronized(lock) {if (frameAvailable)Log.d(TAG,"Frame available before the last frame was process...we dropped some frames")frameAvailable = truelock.notifyAll()}}, Handler(thread.looper))val texMatrix = FloatArray(16)// set callbackval maxInputSize = inputVideoFormat.getInteger(MediaFormat.KEY_MAX_INPUT_SIZE)val inputBuffer = ByteBuffer.allocate(maxInputSize)val bufferInfo = MediaCodec.BufferInfo()val videoDecoderHandlerThread = HandlerThread("DecoderThread")videoDecoderHandlerThread.start()decoder.setCallback(..., Handler(videoDecoderHandlerThread.looper))// config decoderdecoder.configure(inputVideoFormat, outputSurface, null, 0)decoder.start()encoder.start()// wait for donewhile(!done.get()){Thread.sleep(10)}Log.d(TAG, "finished")// release resourcesLog.d(TAG, "release resources...")mediaExtractor.release()decoder.stop()decoder.release()surfaceTexture.release()outputSurface.release()encoder.stop()encoder.release()muxer.stop()muxer.release()Log.d(TAG, "release resources end...")
}
  1. 创建一个MediaExtractor实例,用于从原始资源文件中提取视频轨道。
  2. 选择要处理的视频轨道,并获取其格式、宽度和高度。
  3. 创建一个 MediaMuxer 实例,用于将编码后的视频数据写入到输出文件。
  4. 创建一个 MediaCodec 实例,用于编码视频数据。编码器的配置包括视频格式、颜色格式、比特率、帧率和关键帧间隔。
  5. 利用 MediaCodec Encoder 创建一个输入 Surface 和一个 EGL Context,用于 OpenGL 渲染。注意这里,我们创建了一个 EGL Context,也就意味着可以在当前线程调用 OpenGL 相关的 API。
  6. 创建一个 MediaCodec 解码器,用于解码输入视频数据。
  7. 创建一个 SurfaceTexture,并通过它创建一个解码输出的 Surface。注意,创建 SurfaceTexture 前我们创建了 TextureRenderer2,而 TextureRenderer2.texId 是通过 OpenGL API 来创建的,我们要确保当前线程有 EGL Context 才能够调用 GL API;此外,我们还创建了一个线程,用来setOnFrameAvailableListener 回调函数,原因在上一章中我已经解释过了,不再赘述。
  8. 设置解码器的回调函数,用于处理解码后的视频帧。注意,我们创建了一个解码线程用来处理解码器的回调函数,原因正如我在分析卡死问题时提到的那样。
  9. 配置解码器,并启动解码器和编码器。
  10. 在一个循环中等待解码和编码过程完成。
  11. 释放所有使用的资源,包括MediaExtractor、解码器、表面纹理、输出表面、编码器和MediaMuxer。

上面的过程除了一些 GL Context、线程等细节外,整体上还是比较容易理解的。接下来,我们看解码器和编码器的回调函数,这才是真正干活的地方。

encoder.setCallback(object : MediaCodec.Callback() {override fun onInputBufferAvailable(codec: MediaCodec, index: Int) {}override fun onOutputBufferAvailable(codec: MediaCodec,index: Int,info: MediaCodec.BufferInfo) {val isEncodeDone = (info.flags and MediaCodec.BUFFER_FLAG_END_OF_STREAM) != 0if (isEncodeDone) {info.size = 0done.set(true)}// got encoded frame, write it to muxerif (info.size > 0) {val encodedData = codec.getOutputBuffer(index)muxer.writeSampleData(muxerSelectVideoTrackIndex, encodedData!!, info)codec.releaseOutputBuffer(index, info.presentationTimeUs * 1000)}}override fun onError(codec: MediaCodec, e: MediaCodec.CodecException) {}override fun onOutputFormatChanged(codec: MediaCodec, format: MediaFormat) {muxerSelectVideoTrackIndex = muxer.addTrack(format)muxer.start()}});

编码器的回调函数逻辑比较简单:

  1. onOutputBufferAvailable ,当编码器的输出缓冲区有数据可用时,此函数会被调用。在这个函数中,你可以从输出缓冲区获取编码后的数据。在这段代码中,首先检查是否已经到达流的结束,如果是,则设置done标志为true。然后,如果输出缓冲区的数据大小大于0,就将编码后的数据写入到muxer,然后释放输出缓冲区。
  2. onOutputFormatChanged,当编码器的输出格式发生改变时,此函数会被调用。在这段代码中,当输出格式改变时,将新的格式添加到muxer,然后启动muxer。
decoder.setCallback(object : MediaCodec.Callback() {override fun onInputBufferAvailable(codec: MediaCodec, inputBufferId: Int) {val isExtractorReadEnd =getInputBufferFromExtractor(mediaExtractor, inputBuffer, bufferInfo)if (isExtractorReadEnd) {codec.queueInputBuffer(inputBufferId, 0, 0, 0,MediaCodec.BUFFER_FLAG_END_OF_STREAM)} else {val codecInputBuffer = codec.getInputBuffer(inputBufferId)codecInputBuffer!!.put(inputBuffer)codec.queueInputBuffer(inputBufferId,0,bufferInfo.size,bufferInfo.presentationTimeUs,bufferInfo.flags)mediaExtractor.advance()}}override fun onOutputBufferAvailable(codec: MediaCodec,index: Int,info: MediaCodec.BufferInfo) {if (info.flags and MediaCodec.BUFFER_FLAG_CODEC_CONFIG != 0) {codec.releaseOutputBuffer(index, false)return}val render = info.size > 0codec.releaseOutputBuffer(index, render)if (render) {waitTillFrameAvailable()val ptsNs = info.presentationTimeUs * 1000inputSurface.makeCurrent()surfaceTexture.updateTexImage()surfaceTexture.getTransformMatrix(texMatrix)// draw oes text to input surfacetextureRenderer.draw(videoWidth, videoWidth, texMatrix, getMvp())inputSurface.setPresentationTime(ptsNs)inputSurface.swapBuffers()inputSurface.releaseEGLContext()}if (info.flags and MediaCodec.BUFFER_FLAG_END_OF_STREAM != 0) {encoder.signalEndOfInputStream()}}override fun onError(codec: MediaCodec, e: MediaCodec.CodecException) {}override fun onOutputFormatChanged(codec: MediaCodec, format: MediaFormat) {}}, Handler(videoDecoderHandlerThread.looper))
  1. onInputBufferAvailable,当解码器需要输入数据时调用。在该回调函数中,首先通过调用getInputBufferFromExtractor()方法从MediaExtractor中获取输入数据,并将数据放入解码器的输入缓冲区中。如果已经读取到了Extractor的末尾,则向解码器的输入缓冲区发送结束标志。否则,将输入数据放入解码器的输入缓冲区,并调用advance()方法继续读取下一帧数据。
  2. onOutputBufferAvailable,当解码器的输出缓冲区有数据可用时,此函数会被调用。在这个函数中,你可以从输出缓冲区获取解码后的数据。在这段代码中,首先检查输出缓冲区的数据是否是编解码器配置数据,如果是,则释放输出缓冲区并返回。然后,如果输出缓冲区的数据大小大于0,就将解码后的数据渲染到 Surface。最后,如果已经到达流的结束,就向编码器发送流结束的信号。注意,为了绘制数据到 Surface 上,我们要确保当前线程有 EGL Context 环境,因此调用了 inputSurface.makeCurrent();接着,inputSurface.setPresentationTime 设置 PTS,然后使用 inputSurface.swapBuffers() 来交换 Buffer,告诉编码器来了一帧数据;最后 inputSurface.releaseEGLContext 来解除当前的 EGL 环境。

参考

  • DecodeEditEncodeActivity.kt
  • android-decodeencodetest

这篇关于Android MediaCodec 简明教程(九):使用 MediaCodec 解码到纹理,使用 OpenGL ES 进行处理,并编码为 MP4 文件的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1019565

相关文章

Python通用唯一标识符模块uuid使用案例详解

《Python通用唯一标识符模块uuid使用案例详解》Pythonuuid模块用于生成128位全局唯一标识符,支持UUID1-5版本,适用于分布式系统、数据库主键等场景,需注意隐私、碰撞概率及存储优... 目录简介核心功能1. UUID版本2. UUID属性3. 命名空间使用场景1. 生成唯一标识符2. 数

linux解压缩 xxx.jar文件进行内部操作过程

《linux解压缩xxx.jar文件进行内部操作过程》:本文主要介绍linux解压缩xxx.jar文件进行内部操作,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、解压文件二、压缩文件总结一、解压文件1、把 xxx.jar 文件放在服务器上,并进入当前目录#

SpringBoot中如何使用Assert进行断言校验

《SpringBoot中如何使用Assert进行断言校验》Java提供了内置的assert机制,而Spring框架也提供了更强大的Assert工具类来帮助开发者进行参数校验和状态检查,下... 目录前言一、Java 原生assert简介1.1 使用方式1.2 示例代码1.3 优缺点分析二、Spring Fr

Android kotlin中 Channel 和 Flow 的区别和选择使用场景分析

《Androidkotlin中Channel和Flow的区别和选择使用场景分析》Kotlin协程中,Flow是冷数据流,按需触发,适合响应式数据处理;Channel是热数据流,持续发送,支持... 目录一、基本概念界定FlowChannel二、核心特性对比数据生产触发条件生产与消费的关系背压处理机制生命周期

java使用protobuf-maven-plugin的插件编译proto文件详解

《java使用protobuf-maven-plugin的插件编译proto文件详解》:本文主要介绍java使用protobuf-maven-plugin的插件编译proto文件,具有很好的参考价... 目录protobuf文件作为数据传输和存储的协议主要介绍在Java使用maven编译proto文件的插件

Android ClassLoader加载机制详解

《AndroidClassLoader加载机制详解》Android的ClassLoader负责加载.dex文件,基于双亲委派模型,支持热修复和插件化,需注意类冲突、内存泄漏和兼容性问题,本文给大家介... 目录一、ClassLoader概述1.1 类加载的基本概念1.2 android与Java Class

SpringBoot线程池配置使用示例详解

《SpringBoot线程池配置使用示例详解》SpringBoot集成@Async注解,支持线程池参数配置(核心数、队列容量、拒绝策略等)及生命周期管理,结合监控与任务装饰器,提升异步处理效率与系统... 目录一、核心特性二、添加依赖三、参数详解四、配置线程池五、应用实践代码说明拒绝策略(Rejected

C++ Log4cpp跨平台日志库的使用小结

《C++Log4cpp跨平台日志库的使用小结》Log4cpp是c++类库,本文详细介绍了C++日志库log4cpp的使用方法,及设置日志输出格式和优先级,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下... 目录一、介绍1. log4cpp的日志方式2.设置日志输出的格式3. 设置日志的输出优先级二、Window

Ubuntu如何分配​​未使用的空间

《Ubuntu如何分配​​未使用的空间》Ubuntu磁盘空间不足,实际未分配空间8.2G因LVM卷组名称格式差异(双破折号误写)导致无法扩展,确认正确卷组名后,使用lvextend和resize2fs... 目录1:原因2:操作3:报错5:解决问题:确认卷组名称​6:再次操作7:验证扩展是否成功8:问题已解

Qt使用QSqlDatabase连接MySQL实现增删改查功能

《Qt使用QSqlDatabase连接MySQL实现增删改查功能》这篇文章主要为大家详细介绍了Qt如何使用QSqlDatabase连接MySQL实现增删改查功能,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴... 目录一、创建数据表二、连接mysql数据库三、封装成一个完整的轻量级 ORM 风格类3.1 表结构