实习工作记录(2018.11-2019.2)

实习工作记录

• Android下ffmpeg+x264+fdk-aac软解码demo

功能描述：Android下获取摄像头1080P的YV12格式视频编码为h264格式视频保存，同时获取PCM格式音频数据编码为AAC格式音频保存
重点：控制编码时间不超过33ms
编码时间优化过程：
首先在native层使用ffmpeg的编码器接口调用x264库
关键的参数设置为

pCodecCtx->thread_count = 4 ;//设置开启线程数（测试手机的cpu核数）
av_dict_set(¶m, "preset", "ultrafast", 0);  //有ultrafast、superfast、veryfast、fast、、medium、slow、slower、veryslow的选项，影响编码速度和质量
av_dict_set(¶m, "tune", "zerolatency", 0); //有film 、animation、grain、stillimage、psnr、ssim、fastdecode、zerolatency的选项，从左到右编码复杂度依次递减，质量依次递减，实时编码必须设置zerolatency，表示零延迟输出当前编码帧

但是在这个参数设置下，编码时间为80ms一帧，并会逐渐增长，达不到要求
分析编码处理时间包括：

1. 将YV21数据转换成YUV420P的时间
2. ffmpeg与X264编码器之间的参数传递和函数调用
3. x264编码器编码的时间

数据格式在1080P下的转换时间在10毫秒左右，为了排除ffmpeg的影响，我对x264库相同设置下的编码时间进行了测试，单独编译了x264库，配置了AS，在native层重写了一个调用264库的类，封装好给java层调用，编码速度得到提升，但还是逐渐变慢，分析应该是由于编码对于CPU的需求比较高，但编码线程并没有得到很好的调度，所以在java层采用android.os.Process类中设置优先级的函数来对编码线程进行调度优化，结果就是，直接使用x264工程加上调度优化可以满足需求，也就是说x264编码器在设置正确的情况下的速度是可以满足要求的。

接下来研究为什么在使用ffmpeg调用x264库时同样的设置起不了作用，对log和源码进行分析之后发现，虽然设置了帧并行编码线程数，但是并没有起作用，也就是说并行编码没起作用，这是由于ffmpeg的参数设置并不是与x264的参数完全一一对应，要加上以下设置（表明并行类型是帧并行），结果就与直接应用x264无差异了

pCodecCtx->thread_type = FF_THREAD_FRAME;

需要注意的问题：
1 编译x264和fdk-aac库的时候可能会出现找不到库的问题，这是由于路径设置可能存在问题
2 fdk-aac库在使用ffmpeg调用时，可能会报错，这是使用了根据id寻找编码器的函数造成的，由于fdk-aac的id与ffmpeg内置aac格式的音频编码器的id相同，所以应使用编码器name寻找（avcodec_find_encoder_by_name(“libfdk_aac”)）

• 研究如何给ffmpeg添加自定义的编码器
  
• 编写Android下MediaCodec硬解码类
  描述：实现三个接口，init、encode、release，encode实现YUV420P到h264同步编码，为了熟悉Android硬解码功能
• 优化首帧时间
  描述：线上代码存在首帧硬编码时间过长问题（从开始获取图像至返回编码后的首帧时间400-500ms）
  首帧过慢原因：
  线上的硬编码代码逻辑是，每次获取到相机返回的图像后调用encodevideofrombuffer()进行此帧的编码并返回编码后的帧
  核心函数encodevideofrombuffer()中的逻辑是获取编码器的的可用buffer将YUV数据写入，并调用dequeueOutputBuffer( bufferInfo, TIMEOUT_USEC)取出编码后的帧

有两部分原因导致首帧时间长：
1 初始化硬解码器的时机不对，应该尽量将初始化代码提前

2 TIMEOUT_USEC设置过小，编码未完成导致超时返回，只能放弃此次取数据，等到下次相机返回图像时再取出此帧，也由于android的硬编码器规定要先输出一个配置帧，所以一般要等到第二、三帧时才能获取到首帧解码后的数据，并且帧率越小，帧间间隔越大，拿到首帧的时间越长

优化过程：
1、修改了init函数，将初始化时间提前到执行oncreate()时
2、修改了TIMEOUT_USEC与逻辑，使得可在第一次调用encodevideofrombuffer()时就返回解码后的首帧
优化结果：
从获取到相机图像到获取到解码后的首帧的时间缩短至40ms左右