Android硬编码——音频编码、视频编码及音视频混合

本文作者：湖广午王湖广午王的博客地址：
http://blog.csdn.net/junzia
视频编解码对许多Android程序员来说都是Android中比较难的一个知识点。在Android 4.1以前，Android并没有提供硬编硬解的API，所以之前基本上都是采用FFMpeg来做视频软件编解码的，现在FFMpeg在Android的编解码上依旧广泛应用。本篇博客主要讲到的是利用Android4.1增加的API MediaCodec和Android 4.3增加的API MediaMuxer进行Mp4视频的录制。1

概述

通常来说，对于同一平台同一硬件环境，硬编硬解的速度是快于软件编解码的。而且相比软件编解码的高CPU占用率来说，硬件编解码也有很大的优势，所以在硬件支持的情况下，一般硬件编解码是我们的首选。

在Android中，我们可以直接使用MediaRecord来进行录像，但是在很多适合MediaRecord并不能满足我们的需求，比如我们需要对录制的视频加水印或者其他处理后，所有的平台都按照同一的大小传输到服务器等。在本篇博客中，将会讲到的是利用AudioRecord录音，利用OpenGL渲染相机数据并做处理。然后利用MediaCodec对音频和视频分别进行编码，使用MediaMuxer将编码后的音视频进行混合保存为Mp4的编码过程与代码示例。值得注意的是，音视频编解码用到的MediaCodec是Android 4.1新增的API，音视频混合用到的MediaMuxer是Android 4.3新增的API，所以本篇博客的示例只实用于Android 4.3以上的设备。2

AudioRecord（录音API）

AudioRecord是相对MediaRecord更为底层的API，使用AudioRecord也可以很方便的完成录音功能。AudioRecord录音录制的是原始的PCM音频数据，我们可以使用AudioTrack来播放PCM音频文件。

AudioRecord最简单的使用代码如下：按照上面的步骤，我们就能成功的录制PCM音频文件了，但是处于传输和存储方面的考虑，一般来说，我们是不会直接录制PCM音频文件的。而是在录制过程中就对音频数据进行编码为aac、mp3、wav等其他格式的音频文件。3MediaCodec（硬件编解码API）

理解MediaCodec

MediaCodec的使用在Android Developer官网上有详细的说明。官网上的图能够很好的说明MediaCodec的使用方式。我们只需理解这个图，然后熟悉下MediaCodec的API就可以很快的上手使用MediaCodec来进行音视频的编解码工作了。针对于上图，我们可以把InputBuffers和OutputBuffers简单的理解为它们共同组成了一个环形的传送带，传送带上铺满了空盒子。编解码开始后，我们需要得到一个空盒子（dequeueInputBuffer），然后往空盒子中填充原料（需要被编/解码的音/视频数据），并且放回到传送带你取出时候的那个位置上面（queueInputBuffer）。传送带经过处理器（Codec）后，盒子里面的原料被加工成了你所期望的东西（编解码后的数据），你就可以按照你放入原料时候的顺序，连带着盒子一起取出加工好的东西（dequeueOutputBuffer），并将取出来的东西贴标签（加数据头之类的非必须）和装箱（组合编码后的帧数据）操作，同样之后也要把盒子放回到原来的位置（releaseOutputBuffer）。

音频编码实例

在官网上有更规范的使用示例，结合上面的音频录制，编码为AAC音频文件示例代码如下：AAC编码加文件头的实现参照AAC编码规则，将数据填入就好了，网上很容易找到，具体实现如下：这样，得到的文件就是AAC音频文件了，一般Android系统自带的播放器都可以直接播放。

视频编码实例

视频的编码和上面音频的编码也大同小异。摄像头的数据回调时间并不是确定的，就算你设置了摄像头FPS范围为30-30帧，它也不会每秒就一定给你30帧数据。Android摄像头的数据回调，受光线的影响非常严重，这是由HAL层的3A算法决定的，你可以将自动曝光补偿、自动白平光等等给关掉，这样你才有可能得到稳定的帧率。而我们录制并编码视频的时候，肯定是希望得到一个固定帧率的视频。所以在视频录制并进行编码的过程中，需要自己想些法子，让帧率固定下来。最简单也是最有效的做法就是，按照固定时间编码，如果没有新的摄像头数据回调来就用上一帧的数据。参考代码如下：对于其他格式的音频视频编解码也大同小异了，只要MediaCodec支持就好。4

MediaMuxer（音视频混合API）

MediaMuxer的使用很简单，在Android Developer官网上MediaMuxer的API说明中，也有其简单的使用示例代码：参照官方的说明和代码示例，我们可以知道，音视频混合（也可以音频和音频混合），只需要将编码器的MediaFormat加入到MediaMuxer中，得到一个音轨视频轨的索引，然后每次从编码器中取出来的ByteBuffer，写入（writeSampleData）到编码器所在的轨道中就ok了。这里需要注意的是，一定要等编码器设置编码格式完成后，再将它加入到混合器中，编码器编码格式设置完成的标志是dequeueOutputBuffer得到返回值为MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED。

5音视频录制MP4文件上面已经给出了音频录制的代码和视频录制的代码，利用MediaMuxer将其结合起来，就可以和简单的完成录制有声音有图像的MP4文件的功能了。音频录制和视频录制的基本流程保持不变，在录制编码后，不再将编码的结果写入到文件流中，而是写入为混合器的sample data。以视频为例，更改循环编码的代码为：当然是用MediaMuxer前，肯定是需要创建一个MediaMuxer的实例的：

mMuxer=new MediaMuxer(path+"."+postfix, MediaMuxer.OutputFormat.MUXER_OUTPUT_MPEG_4);

音频的操作和视频一样更改，将音频编码也加入MeidaMuxer的轨道中，得到一个轨道索引，将编码后的数据加入为MediaMuxer当前音轨的sample data。音轨和上面的视轨各自做各自的，结束录制时，都发送结束标志，然后在编码结束后，停止混合器就可以得到一个固定码率的MP4文件了。

6

总结

至此，本篇博客就结束了。但是在实际使用MediaCodec和MediaMuxer的过程中，总会遇到这样或者那样的问题，硬编硬解，和硬件相关比较紧密，Android虽然提供了一个很好的API，但是各个厂商在实现的过程中，总是会做些让自己变得独特的事情。当然他们的目的并不是为了独特，有的是为了让产品变得更优秀（虽然最后可能会做砸了），有的是为了省钱，用软件去弥补硬件的缺陷，最后的结果就是苦了做上层开发的码农们。从博主在使用MediaCodec和MediaMuxer的过程中遇到的问题，总结下需要注意主要有以下几点：MediaCodec是Android4.1新增API，MediaMuxer是Android4.3新增API。颜色空间。按照Android本身的意思，COLOR_FormatYUV420Planar应该是所有硬件平台都支持的。但是实际上并不是这样。所以在设置颜色空间时，应该获取硬件平台所支持的颜色空间，确保它是支持你打算使用的颜色空间，不支持的话应该启用备用方案（使用其他当前硬件支持的颜色空间）。视频尺寸，在一些手机上，视频录制的尺寸可以是任意的。但是有些手机，不支持的尺寸设置会导致录制的视频现错乱。博主在使用Oppo R7测试，360*640的视频，单独录制视频没问题，音视频混合后，出现了颜色错乱的情况，而在360F4手机上，却都是没问题的。将视频宽高都设置为16的倍数，可以解决这个问题。编码器格式设置，诸如音频编码的采样率、比特率等，取值也需要结合硬件平台来设置，否则也会导致崩溃或其他问题。这个其实和颜色空间的选择一样。网上看到许多queueInputBuffer中设置presentationTimeUs为System.nanoTime()/1000，这样做会导致编码出来的音视频，在播放时，总时长显示的是错误的。应该记录开始时候的nanoTime，然后设置presentationTimeUs为(System.nanoTime()-nanoTime)/1000。录制结束时，应该发送结束标志MediaCodec.BUFFER_FLAG_END_OF_STREAM，在编码后区获得这个标志时再终止循环，而不是直接终止循环。应该还有其他需要注意的问题。我暂时还没遇到。源码在
https://github.com/doggycoder/AudioVideo/tree/master/codec https://github.com/doggycoder/AudioVideo