Android+FFmpeg+ANativeWindow视频解码播放

准备工作

1.编译FFmpeg

下载最新版的FFmpeg，具体编译步骤参考文章：FFmpeg的Android平台移植—编译篇。
对于FFmpeg不太了解的可以先阅读雷霄骅的FFmpeg博客专栏。

2.开发环境

Windows 10
Android Studio 1.4
android-ndk-r10d
FFmpeg 3.0
具体的环境配置这里不细讲，可参考Android Studio + NDK的环境配置。

建立videoplayer工程

本文章仅介绍视频播放部分，不包含音频播放，音频播放参见Android+FFmpeg+OpenSL ES音频解码播放。

1.建立AS工程

本文采用直接从SD卡中读取视频文件进行播放，因此在AndroidManifest.xml文件中添加权限：

<uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE" />

Android的java API中的GLSurfaceView和VideoView都是继承于SurfaceView的，因此本例中仅在content_main.xml中添加了一个SurfaceView控件：

<SurfaceView
        android:id="@+id/surface_view"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent" />

紧接着在MainActivity.java中获取并操作该控件：

    SurfaceHolder surfaceHolder;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        ... ...
        SurfaceView surfaceView = (SurfaceView) findViewById(R.id.surface_view);
        surfaceHolder = surfaceView.getHolder();
        surfaceHolder.addCallback(this);
    }

下面将实现SurfaceHolder.Callback接口：

    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                VideoPlayer.play(surfaceHolder.getSurface());
            }
        }).start();
    }

    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

    }

    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {

    }

视频播放为耗时操作，为了不阻塞UI线程，需要新建线程播放视频。VideoPlayer类的具体实现为：

public class VideoPlayer {

    static {
        System.loadLibrary("VideoPlayer");
    }

    public static native int play(Object surface);
}

在VideoPlayer类中需要加载动态库，并将play方法声明为本地方法。由于本例仅仅是一个简单的视频解码播放的例子，因此并未添加过多的方法。在play方法的参数中不能使用Surface类，因为这个类不是java类库中的，使用javah命令无法生成相应的头文件，因此需要使用Object基类。现在可以使用javah命令生成头文件：jonesx_videoplayer_VideoPlayer.h。

2.实现解码播放

首先按照文章FFmpeg的Android平台移植—编译篇中的步骤：
新建jni目录，并将编译好的FFmpeg目录中的include和prebuilt文件夹拷贝到jni目录下。
在VideoPlayer.c文件中实现视频的解码播放：

#include "jonesx_videoplayer_VideoPlayer.h"
#include "libavcodec/avcodec.h"
#include "libavformat/avformat.h"
#include "libswscale/swscale.h"
#include 
#include 
#include "log.h"

JNIEXPORT jint JNICALL Java_jonesx_videoplayer_VideoPlayer_play
        (JNIEnv * env, jclass clazz, jobject surface)
{
    LOGD("play");

    // sd卡中的视频文件地址,可自行修改或者通过jni传入
    char * file_name = "/sdcard/Video/00.flv";

    av_register_all();

    AVFormatContext * pFormatCtx = avformat_alloc_context();

    // Open video file
    if(avformat_open_input(&pFormatCtx, file_name, NULL, NULL)!=0) {

        LOGE("Couldn't open file:%s\n", file_name);
        return -1; // Couldn't open file
    }

    // Retrieve stream information
    if(avformat_find_stream_info(pFormatCtx, NULL)<0) {
        LOGE("Couldn't find stream information.");
        return -1;
    }

    // Find the first video stream
    int videoStream = -1, i;
    for (i = 0; i < pFormatCtx->nb_streams; i++) {
        if (pFormatCtx->streams[i]->codec->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO
           && videoStream < 0) {
            videoStream = i;
        }
    }
    if(videoStream==-1) {
        LOGE("Didn't find a video stream.");
        return -1; // Didn't find a video stream
    }

    // Get a pointer to the codec context for the video stream
    AVCodecContext  * pCodecCtx = pFormatCtx->streams[videoStream]->codec;

    // Find the decoder for the video stream
    AVCodec * pCodec = avcodec_find_decoder(pCodecCtx->codec_id);
    if(pCodec==NULL) {
        LOGE("Codec not found.");
        return -1; // Codec not found
    }

    if(avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec, NULL) < 0) {
        LOGE("Could not open codec.");
        return -1; // Could not open codec
    }

    // 获取native window
    ANativeWindow* nativeWindow = ANativeWindow_fromSurface(env, surface);

    // 获取视频宽高
    int videoWidth = pCodecCtx->width;
    int videoHeight = pCodecCtx->height;

    // 设置native window的buffer大小,可自动拉伸
    ANativeWindow_setBuffersGeometry(nativeWindow,  videoWidth, videoHeight, WINDOW_FORMAT_RGBA_8888);
    ANativeWindow_Buffer windowBuffer;

    if(avcodec_open2(pCodecCtx, pCodec, NULL)<0) {
        LOGE("Could not open codec.");
        return -1; // Could not open codec
    }

    // Allocate video frame
    AVFrame * pFrame = av_frame_alloc();

    // 用于渲染
    AVFrame * pFrameRGBA = av_frame_alloc();
    if(pFrameRGBA == NULL || pFrame == NULL) {
        LOGE("Could not allocate video frame.");
        return -1;
    }

    // Determine required buffer size and allocate buffer
    int numBytes=av_image_get_buffer_size(AV_PIX_FMT_RGBA, pCodecCtx->width, pCodecCtx->height, 1);
    uint8_t * buffer=(uint8_t *)av_malloc(numBytes*sizeof(uint8_t));
    av_image_fill_arrays(pFrameRGBA->data, pFrameRGBA->linesize, buffer, AV_PIX_FMT_RGBA,
                         pCodecCtx->width, pCodecCtx->height, 1);

    // 由于解码出来的帧格式不是RGBA的,在渲染之前需要进行格式转换
    struct SwsContext *sws_ctx = sws_getContext(pCodecCtx->width,
                             pCodecCtx->height,
                             pCodecCtx->pix_fmt,
                             pCodecCtx->width,
                             pCodecCtx->height,
                             AV_PIX_FMT_RGBA,
                             SWS_BILINEAR,
                             NULL,
                             NULL,
                             NULL);

    int frameFinished;
    AVPacket packet;
    while(av_read_frame(pFormatCtx, &packet)>=0) {
        // Is this a packet from the video stream?
        if(packet.stream_index==videoStream) {

            // Decode video frame
            avcodec_decode_video2(pCodecCtx, pFrame, &frameFinished, &packet);

            // 并不是decode一次就可解码出一帧
            if (frameFinished) {

                // lock native window buffer
                ANativeWindow_lock(nativeWindow, &windowBuffer, 0);

                // 格式转换
                sws_scale(sws_ctx, (uint8_t const * const *)pFrame->data,
                          pFrame->linesize, 0, pCodecCtx->height,
                          pFrameRGBA->data, pFrameRGBA->linesize);

                // 获取stride
                uint8_t * dst = windowBuffer.bits;
                int dstStride = windowBuffer.stride * 4;
                uint8_t * src = (uint8_t*) (pFrameRGBA->data[0]);
                int srcStride = pFrameRGBA->linesize[0];

                // 由于window的stride和帧的stride不同,因此需要逐行复制
                int h;
                for (h = 0; h < videoHeight; h++) {
                    memcpy(dst + h * dstStride, src + h * srcStride, srcStride);
                }

                ANativeWindow_unlockAndPost(nativeWindow);
            }

        }
        av_packet_unref(&packet);
    }

    av_free(buffer);
    av_free(pFrameRGBA);

    // Free the YUV frame
    av_free(pFrame);

    // Close the codecs
    avcodec_close(pCodecCtx);

    // Close the video file
    avformat_close_input(&pFormatCtx);
    return 0;
}

至于stride的问题可以参见android ffmpeg bad video output。
现在需要编写Android.mk文件：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := avcodec
LOCAL_SRC_FILES := prebuilt/libavcodec-57.so
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := avformat
LOCAL_SRC_FILES := prebuilt/libavformat-57.so
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := avutil
LOCAL_SRC_FILES := prebuilt/libavutil-55.so
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := swresample
LOCAL_SRC_FILES := prebuilt/libswresample-2.so
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := swscale
LOCAL_SRC_FILES := prebuilt/libswscale-4.so
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES := VideoPlayer.c
LOCAL_LDLIBS += -llog -lz -landroid
LOCAL_MODULE := VideoPlayer
LOCAL_C_INCLUDES += $(LOCAL_PATH)/include

LOCAL_SHARED_LIBRARIES:= avcodec avformat avutil swresample swscale

include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

由于没有用到device和filter库中的方法，因此并未连接这两个动态库。
Application.mk文件如下：

APP_ABI := armeabi
APP_PLATFORM := android-9

经过ndk-build之后，整个工程的主要目录结构如下图所示：

3.运行结果

为了使工程能够运行，还需要在build.gradle文件中添加一行代码：

android {
    ... ...
    sourceSets.main.jni.srcDirs = []
    ... ...
}

本例使用的Android设备是Google nexus 7，最终的测试结果如下图所示：

注意本例并不是一个真正的视频播放器，因为并没有添加音频播放，以及播放控制操作；也没有对视频的播放速度进行控制，每解码一帧就直接渲染到SurfaceView上。

本例工程下载：videoplayer。