媒体编解码器MediaCodec

1.介绍MediaCodec类

2.创建MediaCodec的方式

3.MediaCodec流程

（1）配置编码参数

（2）创建编码器

（3）创建混合器

（4）开始编码

4.MediaCodec编码的工作方式

5.MediaCodec状态周期图

6.使用缓冲区的异步和同步处理

7.录制纯视频demo

1.介绍MediaCodec类

final public class MediaCodec

MediaCodec类可以访问底层媒体编解码框架（Stage或OpenMAX），即编解码组件。通常与MediaExtractor、MediaSync、MediaMuxer、Image、Surface和AudioTrack一起使用。它本身并不是Codec，它通过调用底层编解码组件获得了Codec的能力。

2.创建MediaCodec的方式

创建MediaCodec（按格式创建）：

MediaCodec createDecoderByType(String type):创建编码器。
MediaCodec createEncoderByType(String type):创建解码器。
type:数据解析阶段的mimeType,如”video/avc“。

创建MediaCodec（按Codec名字创建）：

MediaCodec createByCodecName(String name)。
OMX.google.h264.decoder:软解码
OMX.MTK.VIDEO.DECODER.AVC:硬解码

3.MediaCodec流程

（1）配置编码参数

视频类型的Mediaformat

可以通过如下代码创建视频类型Mediaformat：

MediaFormat videoFormat = MediaFormat.createVideoFormat(videoType, width, height);

videoType常用的有两种:

MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_AVC（H.264）
MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_HEVC（H.265）

以下配置是必须要指定的，否则会报错。

            MediaFormat format = MediaFormat.createVideoFormat(MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_AVC, width, height);
            //色彩空间
            format.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT,
                    MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatYUV420SemiPlanar);
            //码率
            format.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE,500_000);
            //帧率fps
            format.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE,20);
            //关键帧间隔
            format.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL,2);

音频类型的Mediaformat

可以通过如下代码创建音频类型Mediaformat：

MediaFormat.createAudioFormat(audioType, sampleRate, channelCount);

audioType：常用的是MediaFormat.MIMETYPE_AUDIO_AAC;
sampleRate：采样率
channelCount：声道数

以下配置是必须要指定的，否则会报错。

//音频比特率（码率）
audioFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, 96000);

（2）创建编码器

配置解码器或者编码器configure函数

public void configure( @Nullable MediaFormat format,

@Nullable Surface surface,
@Nullable MediaCrypto crypto,

@ConfigureFlag int flags)

函数的参数介绍：

MediaFormat format：输入数据的格式(解码器)或输出数据的所需格式(编码器)。传null等同于传递MediaFormat.MediaFormat作为空的MediaFormat。
Surface surface：指定Surface，用于解码器输出的渲染。如果编解码器不生成原始视频输出(例如，不是视频解码器)和/或想配置解码器输出ByteBuffer，则传null。
MediaCrypto crypto：指定一个crypto对象，用于对媒体数据进行安全解密。对于非安全的编解码器，传null。
int flags：当组件是编码器时，flags指定为常量CONFIGURE_FLAG_ENCODE。

使用示例：

            mediaCodec=MediaCodec.createEncoderByType(MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_AVC);
            mediaCodec.configure(format,null,null,MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);
            mediaCodec.start();

（3）创建混合器

创建混合器MediaMuxer函数

 public MediaMuxer(@NonNull String path, @Format int format)

函数的参数介绍：

path:输出文件的路径
format:输出的格式

示例代码：

            mMuxer=new MediaMuxer(path,
                    MediaMuxer.OutputFormat.MUXER_OUTPUT_MPEG_4
                    );
            mMuxer.setOrientationHint(degress);

（4）开始编码

介绍MediaCodec编码用到的四个方法：
1. dequeueInputBuffer

返回用于填充有效数据的输入buffer的索引，如果当前没有可用的buffer，则返回-1。

public final int dequeueInputBuffer(long timeoutUs)

函数的参数介绍：

long timeoutUs：等待可用的输入buffer的时间。
如果timeoutUs == 0，则立即返回。
如果timeoutUs < 0，则无限期等待可用的输入buffer。
如果timeoutUs > 0，则等待“timeoutUs”微秒。

2. queueInputBuffer

在指定索引处填充输入buffer后，使用queueInputBuffer将buffer提交给组件。

public native final void queueInputBuffer(
int index,
int offset, int size, long presentationTimeUs, int flags)

int index：以前调用dequeueInputBuffer(long)返回的输入buffer的索引。
int offset：数据开始时输入buffer中的字节偏移量。
int size：有效输入数据的字节数。
long presentationTimeUs：此buffer的PTS(以微秒为单位)。
int flags：一个由BUFFER_FLAG_CODEC_CONFIG和BUFFER_FLAG_END_OF_STREAM标志组成的位掩码。虽然没有被禁止，但是大多数codec并不对输入buffer使用BUFFER_FLAG_KEY_FRAME标志。

3. dequeueOutputBuffer

从MediaCodec获取输出buffer。

public final int dequeueOutputBuffer(
@NonNull BufferInfo info, long timeoutUs)

BufferInfo info：输出buffer的metadata。
long timeoutUs：含义同dequeueInputBuffer中的timeoutUs参数。
返回值：已成功解码的输出buffer的索引或INFO_*常量之一(INFO_TRY_AGAIN_LATER, INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED 或 INFO_OUTPUT_BUFFERS_CHANGED)。返回INFO_TRY_AGAIN_LATER而timeoutUs指定为了非负值，表示超时了。返回INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED表示输出格式已更改，后续数据将遵循新格式。

4. releaseOutputBuffer

使用此方法将输出buffer返回给codec或将其渲染在输出surface。

public void releaseOutputBuffer (int index, boolean render)

index：以前调用dequeueOutputBuffer(long)返回的输入buffer的索引。
boolean render：如果在配置codec时指定了一个有效的surface，则传递true会将此输出buffer在surface上渲染。一旦不再使用buffer，该surface将把buffer释放回codec。

示例代码：

 public void queueEncode(byte[] buffer){
        if(!isRecording){
            Log.e("xxx","没开始录制");
            return;
        }
        Log.e("xxx","开始录制");
        mHandler.post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                     //立即得到有效输入缓冲区
                int index=mediaCodec.dequeueInputBuffer(0);
                if(index>=0){
                    ByteBuffer inputBuffer=mediaCodec.getInputBuffer(index);
                    inputBuffer.clear();
                    inputBuffer.put(buffer,0,buffer.length);
                    //填充数据后再加入队列
                    mediaCodec.queueInputBuffer(index,0,buffer.length,System.nanoTime()/1000,0);
                }
                while (true){
                    //获取输出缓冲区（编码后的数据从缓冲区获取）
                    MediaCodec.BufferInfo bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();
                    int encoderStatus = mediaCodec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, 10_000);
                    //稍后重试
                    if(encoderStatus== MediaCodec.INFO_TRY_AGAIN_LATER){
                        break;
                    }else if(encoderStatus==MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED){
                        //输出格式发生变化 第一次总会调用，所以在这里开启混合器
                        MediaFormat newFormat=mediaCodec.getOutputFormat();
                        videoTrack=mMuxer.addTrack(newFormat);
                        mMuxer.start();
                    }else if(encoderStatus==MediaCodec.INFO_OUTPUT_BUFFERS_CHANGED){
                        //可以忽略
                    }else{
                        //正常则encoderStatus 获取缓冲区下标
                        ByteBuffer encodedData=mediaCodec.getOutputBuffer(encoderStatus);
                        //如果当前的buffer是配置信息，不管它，不用写出去
                        if((bufferInfo.flags & MediaCodec.BUFFER_FLAG_CODEC_CONFIG)!=0){
                            bufferInfo.size=0;
                        }
                        if(bufferInfo.size!=0){
                            //设置从哪里开始读数据（读出来就是编码后的数据）
                            encodedData.position(bufferInfo.offset);
                            //设置能读数据的总长度
                            encodedData.limit(bufferInfo.offset+bufferInfo.size);
                            //写出为MP4
                            mMuxer.writeSampleData(videoTrack,encodedData,bufferInfo);
                        }
                        //释放这个缓冲区，后续可以存放新的编码后的数据
                         mediaCodec.releaseOutputBuffer(encoderStatus,false);
                    }
                }
            }
        });
    }

4.MediaCodec编码的工作方式

简单来说，可以看做是一个生产者-消费者模式，在MediaCodec里面有两个队列，一个是输入队列，一个是输出队列，数据放入输入队列，MediaCodec拿出数据进行编码，把编码完的数据放入输出队列。

5.MediaCodec状态周期图

在MediaCodec的生命周期内存在3种状态，即Stopped、Executing和Released。

Stopped状态还可处于三个状态：Uninitialized、Configures和Error。

Executing状态概念上的进展通过3个子状态进行：Flushed、Running和end-of-Stream。

MediaCodec状态周期图如下图：

6.使用缓冲区的异步和同步处理

使用缓冲区的异步处理：

在异步模式下，媒体编解码器通常像这样使用：


 MediaCodec codec = MediaCodec.createByCodecName(name);
 MediaFormat mOutputFormat; // member variable
 codec.setCallback(new MediaCodec.Callback() {
  @Override
  void onInputBufferAvailable(MediaCodec mc, int inputBufferId) {
    ByteBuffer inputBuffer = codec.getInputBuffer(inputBufferId);
    // fill inputBuffer with valid data
    …
    codec.queueInputBuffer(inputBufferId, …);
  }
 
  @Override
  void onOutputBufferAvailable(MediaCodec mc, int outputBufferId, …) {
    ByteBuffer outputBuffer = codec.getOutputBuffer(outputBufferId);
    MediaFormat bufferFormat = codec.getOutputFormat(outputBufferId); // option A
    // bufferFormat is equivalent to mOutputFormat
    // outputBuffer is ready to be processed or rendered.
    …
    codec.releaseOutputBuffer(outputBufferId, …);
  }
 
  @Override
  void onOutputFormatChanged(MediaCodec mc, MediaFormat format) {
    // Subsequent data will conform to new format.
    // Can ignore if using getOutputFormat(outputBufferId)
    mOutputFormat = format; // option B
  }
 
  @Override
  void onError(…) {
    …
  }
  @Override
  void onCryptoError(…) {
    …
  }
 });
 codec.configure(format, …);
 mOutputFormat = codec.getOutputFormat(); // option B
 codec.start();
 // wait for processing to complete
 codec.stop();
 codec.release();

使用缓冲区的同步处理：

媒体编解码器在同步模式下通常这样使用：


 MediaCodec codec = MediaCodec.createByCodecName(name);
 codec.configure(format, …);
 MediaFormat outputFormat = codec.getOutputFormat(); // option B
 codec.start();
 for (;;) {
  int inputBufferId = codec.dequeueInputBuffer(timeoutUs);
  if (inputBufferId >= 0) {
    ByteBuffer inputBuffer = codec.getInputBuffer(…);
    // fill inputBuffer with valid data
    …
    codec.queueInputBuffer(inputBufferId, …);
  }
  int outputBufferId = codec.dequeueOutputBuffer(…);
  if (outputBufferId >= 0) {
    ByteBuffer outputBuffer = codec.getOutputBuffer(outputBufferId);
    MediaFormat bufferFormat = codec.getOutputFormat(outputBufferId); // option A
    // bufferFormat is identical to outputFormat
    // outputBuffer is ready to be processed or rendered.
    …
    codec.releaseOutputBuffer(outputBufferId, …);
  } else if (outputBufferId == MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED) {
    // Subsequent data will conform to new format.
    // Can ignore if using getOutputFormat(outputBufferId)
    outputFormat = codec.getOutputFormat(); // option B
  }
 }
 codec.stop();
 codec.release();