Android FFmpeg 实现带滤镜的微信小视频录制功能

2023-10-18 03:59
文章标签 实现 android 功能 微信 ffmpeg 录制 小视频 滤镜

本文主要是介绍Android FFmpeg 实现带滤镜的微信小视频录制功能，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！

前言

前面利用 FFmpeg 分别实现了对 Android Camera2 采集的预览帧进行编码生成 mp4 文件，以及对 Android AudioRecorder 采集 PCM 音频进行编码生成 aac 文件。

本文将实现对采集的预览帧（添加滤镜）和 PCM 音频同时编码复用生成一个 mp4 文件，即实现一个仿微信小视频录制功能。

音视频录制编码流程

本文采用的是软件编码（CPU）实现，所以针对高分辨率的预览帧时，就需要考虑 CPU 能不能吃得消，在骁龙 8250 上使用软件编码分辨率超过 1080P 的图像就会导致 CPU 比较吃力，这个时候帧率就跟不上了。

音视频录制代码实现

Java 层视频帧来自 Android Camera2 API 回调接口。

private ImageReader.OnImageAvailableListener mOnPreviewImageAvailableListener = new ImageReader.OnImageAvailableListener() {@Overridepublic void onImageAvailable(ImageReader reader) {Image image = reader.acquireLatestImage();if (image != null) {if (mCamera2FrameCallback != null) {mCamera2FrameCallback.onPreviewFrame(CameraUtil.YUV_420_888_data(image), image.getWidth(), image.getHeight());}image.close();}}
};

Java 层音频使用的是 Android AudioRecorder API 录制的，将 AudioRecoder 封装到线程里，通过接口回调的方式将 PCM 数据传出来，默认采样率为 44.1kHz，双通道立体声，采样格式为 PCM 16 bit 。

JNI 实现主要是，在开始录制时传入输出文件路径、视频码率、帧率、视频宽高等参数，然后不断将音频帧和视频帧传入 Native 层的编码队列中，供编码器编码。

//开始录制，输出文件路径、视频码率、帧率、视频宽高等参数
extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_byteflow_learnffmpeg_media_MediaRecorderContext_native_1StartRecord(JNIEnv *env,jobject thiz,jint recorder_type,jstring out_url,jint frame_width,jint frame_height,jlong video_bit_rate,jint fps) {const char* url = env->GetStringUTFChars(out_url, nullptr);MediaRecorderContext *pContext = MediaRecorderContext::GetContext(env, thiz);env->ReleaseStringUTFChars(out_url, url);if(pContext) return pContext->StartRecord(recorder_type, url, frame_width, frame_height, video_bit_rate, fps);return 0;
}//传入音频帧到编码队列
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_byteflow_learnffmpeg_media_MediaRecorderContext_native_1OnAudioData(JNIEnv *env,jobject thiz,jbyteArray data,jint size) {int len = env->GetArrayLength (data);unsigned char* buf = new unsigned char[len];env->GetByteArrayRegion(data, 0, len, reinterpret_cast<jbyte*>(buf));MediaRecorderContext *pContext = MediaRecorderContext::GetContext(env, thiz);if(pContext) pContext->OnAudioData(buf, len);delete[] buf;
}//传入视频帧到编码队列
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_byteflow_learnffmpeg_media_MediaRecorderContext_native_1OnPreviewFrame(JNIEnv *env,jobject thiz,jint format,jbyteArray data,jint width,jint height) {int len = env->GetArrayLength (data);unsigned char* buf = new unsigned char[len];env->GetByteArrayRegion(data, 0, len, reinterpret_cast<jbyte*>(buf));MediaRecorderContext *pContext = MediaRecorderContext::GetContext(env, thiz);if(pContext) pContext->OnPreviewFrame(format, buf, width, height);delete[] buf;
}//停止录制
extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_byteflow_learnffmpeg_media_MediaRecorderContext_native_1StopRecord(JNIEnv *env,jobject thiz) {MediaRecorderContext *pContext = MediaRecorderContext::GetContext(env, thiz);if(pContext) return pContext->StopRecord();return 0;
}

将音视频编码的实现流程封装到一个类中，代码基本上就是照着上面的流程图实现的。

//音视频录制的封装类
class MediaRecorder {
public:MediaRecorder(const char *url, RecorderParam *param);~MediaRecorder();//开始录制int StartRecord();//添加音频数据到音频队列int OnFrame2Encode(AudioFrame *inputFrame);//添加视频数据到视频队列int OnFrame2Encode(VideoFrame *inputFrame);//停止录制int StopRecord();private://启动音频编码线程static void StartAudioEncodeThread(MediaRecorder *recorder);//启动视频编码线程static void StartVideoEncodeThread(MediaRecorder *recorder);static void StartMediaEncodeThread(MediaRecorder *recorder);//分配音频缓冲帧AVFrame *AllocAudioFrame(AVSampleFormat sample_fmt, uint64_t channel_layout, int sample_rate, int nb_samples);//分配视频缓冲帧AVFrame *AllocVideoFrame(AVPixelFormat pix_fmt, int width, int height);//写编码包到媒体文件int WritePacket(AVFormatContext *fmt_ctx, AVRational *time_base, AVStream *st, AVPacket *pkt);//添加媒体流程void AddStream(AVOutputStream *ost, AVFormatContext *oc, AVCodec **codec, AVCodecID codec_id);//打印 packet 信息void PrintfPacket(AVFormatContext *fmt_ctx, AVPacket *pkt);//打开音频编码器int OpenAudio(AVFormatContext *oc, AVCodec *codec, AVOutputStream *ost);//打开视频编码器int OpenVideo(AVFormatContext *oc, AVCodec *codec, AVOutputStream *ost);//编码一帧音频int EncodeAudioFrame(AVOutputStream *ost);//编码一帧视频int EncodeVideoFrame(AVOutputStream *ost);//释放编码器上下文void CloseStream(AVOutputStream *ost);private:RecorderParam    m_RecorderParam = {0};AVOutputStream   m_VideoStream;AVOutputStream   m_AudioStream;char             m_OutUrl[1024] = {0};AVOutputFormat  *m_OutputFormat = nullptr;AVFormatContext *m_FormatCtx = nullptr;AVCodec         *m_AudioCodec = nullptr;AVCodec         *m_VideoCodec = nullptr;//视频帧队列ThreadSafeQueue<VideoFrame *>m_VideoFrameQueue;//音频帧队列ThreadSafeQueue<AudioFrame *>m_AudioFrameQueue;int              m_EnableVideo = 0;int              m_EnableAudio = 0;volatile bool    m_Exit = false;//音频编码线程thread          *m_pAudioThread = nullptr;//视频编码线程thread          *m_pVideoThread = nullptr;};

其中编码一帧视频和编码一帧音频的实现基本上一致，都是先将格式转换为目标格式，然后 avcodec_send_frame\avcodec_receive_packet ，最后编码一个空帧作为结束标志。

int MediaRecorder::EncodeVideoFrame(AVOutputStream *ost) {LOGCATE("MediaRecorder::EncodeVideoFrame");int result = 0;int ret;AVCodecContext *c;AVFrame *frame;AVPacket pkt = { 0 };c = ost->m_pCodecCtx;av_init_packet(&pkt);while (m_VideoFrameQueue.Empty() && !m_Exit) {usleep(10* 1000);}frame = ost->m_pTmpFrame;AVPixelFormat srcPixFmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;VideoFrame *videoFrame = m_VideoFrameQueue.Pop();if(videoFrame) {frame->data[0] = videoFrame->ppPlane[0];frame->data[1] = videoFrame->ppPlane[1];frame->data[2] = videoFrame->ppPlane[2];frame->linesize[0] = videoFrame->pLineSize[0];frame->linesize[1] = videoFrame->pLineSize[1];frame->linesize[2] = videoFrame->pLineSize[2];frame->width = videoFrame->width;frame->height = videoFrame->height;switch (videoFrame->format) {case IMAGE_FORMAT_RGBA:srcPixFmt = AV_PIX_FMT_RGBA;break;case IMAGE_FORMAT_NV21:srcPixFmt = AV_PIX_FMT_NV21;break;case IMAGE_FORMAT_NV12:srcPixFmt = AV_PIX_FMT_NV12;break;case IMAGE_FORMAT_I420:srcPixFmt = AV_PIX_FMT_YUV420P;break;default:LOGCATE("MediaRecorder::EncodeVideoFrame unSupport format pImage->format=%d", videoFrame->format);break;}}if((m_VideoFrameQueue.Empty() && m_Exit) || ost->m_EncodeEnd) frame = nullptr;if(frame != nullptr) {/* when we pass a frame to the encoder, it may keep a reference to it* internally; make sure we do not overwrite it here */if (av_frame_make_writable(ost->m_pFrame) < 0) {result = 1;goto EXIT;}if (srcPixFmt != AV_PIX_FMT_YUV420P) {/* as we only generate a YUV420P picture, we must convert it* to the codec pixel format if needed */if (!ost->m_pSwsCtx) {ost->m_pSwsCtx = sws_getContext(c->width, c->height,srcPixFmt,c->width, c->height,c->pix_fmt,SWS_FAST_BILINEAR, nullptr, nullptr, nullptr);if (!ost->m_pSwsCtx) {LOGCATE("MediaRecorder::EncodeVideoFrame Could not initialize the conversion context\n");result = 1;goto EXIT;}}sws_scale(ost->m_pSwsCtx, (const uint8_t * const *) frame->data,frame->linesize, 0, c->height, ost->m_pFrame->data,ost->m_pFrame->linesize);}ost->m_pFrame->pts = ost->m_NextPts++;frame = ost->m_pFrame;}/* encode the image */ret = avcodec_send_frame(c, frame);if(ret == AVERROR_EOF) {result = 1;goto EXIT;} else if(ret < 0) {LOGCATE("MediaRecorder::EncodeVideoFrame video avcodec_send_frame fail. ret=%s", av_err2str(ret));result = 0;goto EXIT;}while(!ret) {ret = avcodec_receive_packet(c, &pkt);if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF) {result = 0;goto EXIT;} else if (ret < 0) {LOGCATE("MediaRecorder::EncodeVideoFrame video avcodec_receive_packet fail. ret=%s", av_err2str(ret));result = 0;goto EXIT;}LOGCATE("MediaRecorder::EncodeVideoFrame video pkt pts=%ld, size=%d", pkt.pts, pkt.size);int result = WritePacket(m_FormatCtx, &c->time_base, ost->m_pStream, &pkt);if (result < 0) {LOGCATE("MediaRecorder::EncodeVideoFrame video Error while writing audio frame: %s",av_err2str(ret));result = 0;goto EXIT;}}EXIT:NativeImageUtil::FreeNativeImage(videoFrame);if(videoFrame) delete videoFrame;return result;
}

最后注意编码过程中，音视频时间戳对齐，防止出现视频声音播放结束画面还没结束的情况。

void MediaRecorder::StartVideoEncodeThread(MediaRecorder *recorder) {AVOutputStream *vOs = &recorder->m_VideoStream;AVOutputStream *aOs = &recorder->m_AudioStream;while (!vOs->m_EncodeEnd) {double videoTimestamp = vOs->m_NextPts * av_q2d(vOs->m_pCodecCtx->time_base);double audioTimestamp = aOs->m_NextPts * av_q2d(aOs->m_pCodecCtx->time_base);LOGCATE("MediaRecorder::StartVideoEncodeThread [videoTimestamp, audioTimestamp]=[%lf, %lf]", videoTimestamp, audioTimestamp);if (av_compare_ts(vOs->m_NextPts, vOs->m_pCodecCtx->time_base,aOs->m_NextPts, aOs->m_pCodecCtx->time_base) <= 0 || aOs->m_EncodeEnd) {LOGCATE("MediaRecorder::StartVideoEncodeThread start queueSize=%d", recorder->m_VideoFrameQueue.Size());//视频和音频时间戳对齐，人对于声音比较敏感，防止出现视频声音播放结束画面还没结束的情况if(audioTimestamp <= videoTimestamp && aOs->m_EncodeEnd) vOs->m_EncodeEnd = aOs->m_EncodeEnd;vOs->m_EncodeEnd = recorder->EncodeVideoFrame(vOs);} else {LOGCATE("MediaRecorder::StartVideoEncodeThread start usleep");//视频时间戳大于音频时间戳时，视频编码进行休眠等待对齐usleep(5 * 1000);}}}

至此，一个小视频录制功能实现了，限于篇幅，代码没有全部贴出来，完整实现代码可以参考项目：

https: //github.com/githubhaohao/LearnFFmpeg

带滤镜的小视频录制

基于上节的代码我们已经实现了类似于微信的小视频录制功能，但是简单的视频录制显然不是本文的目的，关于讲 FFmpeg 视频录制的文章实在是太多了，所以本文就做一些差异化。

我们基于上一节的功能做一个带滤镜的小视频录制功能。

参考上图，我们在 GL 线程里首先创建 FBO ，先将预览帧渲染到 FBO 绑定的纹理上添加滤镜，之后使用 glreadpixels 读取添加完滤镜之后的视频帧放入编码线程编码，最后绑定到 FBO 的纹理再做屏幕渲染，这一点我们已经在添加滤镜的 FFmpeg 视频播放器一文中做了详细介绍。

这里我们定义一个类 GLCameraRender 负责完成离屏渲染（添加滤镜）和屏幕渲染展示预览帧，这部分代码可以参考 FFmpeg 视频播放器的渲染优化一文。

class GLCameraRender: public VideoRender, public BaseGLRender{
public://初始化预览帧的宽高virtual void Init(int videoWidth, int videoHeight, int *dstSize);//渲染一帧视频virtual void RenderVideoFrame(NativeImage *pImage);virtual void UnInit();//GLSurfaceView 的三个回调virtual void OnSurfaceCreated();virtual void OnSurfaceChanged(int w, int h);virtual void OnDrawFrame();static GLCameraRender *GetInstance();static void ReleaseInstance();//更新变换矩阵，Camera预览帧需要进行旋转virtual void UpdateMVPMatrix(int angleX, int angleY, float scaleX, float scaleY);virtual void UpdateMVPMatrix(TransformMatrix * pTransformMatrix);//添加好滤镜之后，视频帧的回调，然后将带有滤镜的视频帧放入编码队列void SetRenderCallback(void *ctx, OnRenderFrameCallback callback) {m_CallbackContext = ctx;m_RenderFrameCallback = callback;}//加载滤镜素材图像void SetLUTImage(int index, NativeImage *pLUTImg);//加载 Java 层着色器脚本void SetFragShaderStr(int index, char *pShaderStr, int strSize);private:GLCameraRender();virtual ~GLCameraRender();//创建 FBObool CreateFrameBufferObj();void GetRenderFrameFromFBO();//创建或更新滤镜素材纹理void UpdateExtTexture();static std::mutex m_Mutex;static GLCameraRender* s_Instance;GLuint m_ProgramObj = GL_NONE;GLuint m_FboProgramObj = GL_NONE;GLuint m_TextureIds[TEXTURE_NUM];GLuint m_VaoId = GL_NONE;GLuint m_VboIds[3];GLuint m_DstFboTextureId = GL_NONE;GLuint m_DstFboId = GL_NONE;NativeImage m_RenderImage;glm::mat4 m_MVPMatrix;TransformMatrix m_transformMatrix;int m_FrameIndex;vec2 m_ScreenSize;OnRenderFrameCallback m_RenderFrameCallback = nullptr;void *m_CallbackContext = nullptr;//支持滑动选择滤镜功能volatile bool m_IsShaderChanged = false;volatile bool m_ExtImageChanged = false;char * m_pFragShaderBuffer = nullptr;NativeImage m_ExtImage;GLuint m_ExtTextureId = GL_NONE;int m_ShaderIndex = 0;mutex m_ShaderMutex;};

JNI 层我们需要传入不同滤镜的 shader 脚本和一些 LUT 滤镜的 LUT 图，这样我们在 Java 层可以实现通过左右滑动屏幕来切换不同的滤镜。

extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_byteflow_learnffmpeg_media_MediaRecorderContext_native_1SetFilterData(JNIEnv *env,jobject thiz,jint index,jint format,jint width,jint height,jbyteArray bytes) {int len = env->GetArrayLength (bytes);uint8_t* buf = new uint8_t[len];env->GetByteArrayRegion(bytes, 0, len, reinterpret_cast<jbyte*>(buf));MediaRecorderContext *pContext = MediaRecorderContext::GetContext(env, thiz);if(pContext) pContext->SetLUTImage(index, format, width, height, buf);delete[] buf;env->DeleteLocalRef(bytes);
}extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_byteflow_learnffmpeg_media_MediaRecorderContext_native_1SetFragShader(JNIEnv *env,jobject thiz,jint index,jstring str) {int length = env->GetStringUTFLength(str);const char* cStr = env->GetStringUTFChars(str, JNI_FALSE);char *buf = static_cast<char *>(malloc(length + 1));memcpy(buf, cStr, length + 1);MediaRecorderContext *pContext = MediaRecorderContext::GetContext(env, thiz);if(pContext) pContext->SetFragShader(index, buf, length + 1);free(buf);env->ReleaseStringUTFChars(str, cStr);
}

同样，完整的实现代码可以参考项目：

另外，如果你想要更多的滤镜，可以参考项目 OpenGLCamera2 ，该项目实现 30 种相机滤镜和特效。

https: //github.com/githubhaohao/OpenGLCamera2

这篇关于Android FFmpeg 实现带滤镜的微信小视频录制功能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/230040。

相关文章

基于Python实现一个图片拆分工具

基于Python实现一个图片拆分工具

《基于Python实现一个图片拆分工具》这篇文章主要为大家详细介绍了如何基于Python实现一个图片拆分工具,可以根据需要的行数和列数进行拆分,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 简单介绍先自己选择输入的图片，默认是输出到项目文件夹中，可以自己选择其他的文件夹，选择需要拆分的行数和列数，可以通过
阅读更多...
Python中将嵌套列表扁平化的多种实现方法

Python中将嵌套列表扁平化的多种实现方法

《Python中将嵌套列表扁平化的多种实现方法》在Python编程中,我们常常会遇到需要将嵌套列表（即列表中包含列表）转换为一个一维的扁平列表的需求,本文将给大家介绍了多种实现这一目标的方法,需要的朋... 目录python中将嵌套列表扁平化的方法技术背景实现步骤1. 使用嵌套列表推导式2. 使用itert
阅读更多...
Python使用pip工具实现包自动更新的多种方法

Python使用pip工具实现包自动更新的多种方法

《Python使用pip工具实现包自动更新的多种方法》本文深入探讨了使用Python的pip工具实现包自动更新的各种方法和技术,我们将从基础概念开始,逐步介绍手动更新方法、自动化脚本编写、结合CI/C... 目录1. 背景介绍1.1 目的和范围1.2 预期读者1.3 文档结构概述1.4 术语表1.4.1 核
阅读更多...
在Linux中改变echo输出颜色的实现方法

在Linux中改变echo输出颜色的实现方法

《在Linux中改变echo输出颜色的实现方法》在Linux系统的命令行环境下,为了使输出信息更加清晰、突出,便于用户快速识别和区分不同类型的信息,常常需要改变echo命令的输出颜色,所以本文给大家介... 目python录在linux中改变echo输出颜色的方法技术背景实现步骤使用ANSI转义码使用tpu
阅读更多...
Python使用python-can实现合并BLF文件

Python使用python-can实现合并BLF文件

《Python使用python-can实现合并BLF文件》python-can库是Python生态中专注于CAN总线通信与数据处理的强大工具,本文将使用python-can为BLF文件合并提供高效灵活... 目录一、python-can 库：CAN 数据处理的利器二、BLF 文件合并核心代码解析1. 基础合
阅读更多...
Python使用OpenCV实现获取视频时长的小工具

Python使用OpenCV实现获取视频时长的小工具

《Python使用OpenCV实现获取视频时长的小工具》在处理视频数据时,获取视频的时长是一项常见且基础的需求,本文将详细介绍如何使用Python和OpenCV获取视频时长,并对每一行代码进行深入解析... 目录一、代码实现二、代码解析1. 导入 OpenCV 库2. 定义获取视频时长的函数3. 打开视频文
阅读更多...
golang版本升级如何实现

golang版本升级如何实现

《golang版本升级如何实现》：本文主要介绍golang版本升级如何实现问题,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golanwww.chinasem.cng版本升级linux上golang版本升级删除golang旧版本安装golang最新版本总结gola
阅读更多...
SpringBoot中SM2公钥加密、私钥解密的实现示例详解

SpringBoot中SM2公钥加密、私钥解密的实现示例详解

《SpringBoot中SM2公钥加密、私钥解密的实现示例详解》本文介绍了如何在SpringBoot项目中实现SM2公钥加密和私钥解密的功能,通过使用Hutool库和BouncyCastle依赖,简化... 目录一、前言1、加密信息(示例)2、加密结果(示例)二、实现代码1、yml文件配置2、创建SM2工具
阅读更多...
Mysql实现范围分区表(新增、删除、重组、查看)

Mysql实现范围分区表(新增、删除、重组、查看)

《Mysql实现范围分区表(新增、删除、重组、查看)》MySQL分区表的四种类型（范围、哈希、列表、键值）,主要介绍了范围分区的创建、查询、添加、删除及重组织操作,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解... 目录一、mysql分区表分类二、范围分区（Range Partitioning1、新建分区表：2、分
阅读更多...
MySQL 定时新增分区的实现示例

MySQL 定时新增分区的实现示例

《MySQL定时新增分区的实现示例》本文主要介绍了通过存储过程和定时任务实现MySQL分区的自动创建,解决大数据量下手动维护的繁琐问题,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下... mysql创建好分区之后，有时候会需要自动创建分区。比如，一些表数据量非常大，有些数据是热点数据，按照日期分区MululbU
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2