EasyPlayerPro：安卓视频播放器Android H.265硬解码方案（内含代码）
背景介绍
H.265是ITU-TVCEG继H.264之后所制定的新的视频编码标准。H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264，保留原来的某些技术，同时对一些相关的技术加以改进。H.265使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系，达到最优化设置。关于H.265对比H.264的优越性，网上有更专业的文章来作分析，因此我们在这里不做过多陈述。
基于其更高的压缩比，H.265适用于安防行业再合适不过了！因为安防行业每天都有海量的视频数据，同时需要实时传输、分析、存储…在带宽和存储成本依然昂贵的今天，我们极度需要更低的码率！更低的码率就等同于更低的成本。因此，各个安防厂商已经逐渐将视频设备由H.264转移到H.265了，这对于H.265编码也有着积极的推动作用。
然而，带给我们码农的则是痛苦——意味着我们不得不做大量的兼容和适配工作。好在FFmpeg已经支持了H.265的编解码算法了。这方面的文章也不少，其中雷神也专门写了一系列博客，参考：FFmpeg的HEVC解码器源代码简单分析：解码器主干部分
本篇文章将着重介绍在Android平台上H.265的硬解码的接口支持
在安卓平台，伟大的Google也给我们带来了H.265(又称HEVC)的硬解码的接口的支持（值得注意的是，也支持H.265软编码。后面我们会有专门文章来做介绍）。大家可以看看MediaCodec的API说明，接口简单基本上就是下面Google画的流程图：
硬解码接口调用
初始化解码器
首先初始化解码器，可以使用解码器类型或者解码器名称进行初始化，一般使用解码器类型即可。
```
// 使用解码器类型初始化
MediaCodec codec = MediaCodec.createDecoderByType("video/hevc");
// 使用解码器名称初始化，名称可通过MediaCodecList遍历所有解码器获取到
MediaCodec codec = MediaCodec.createByCodecName(name);
```
进行参数配置
初始化之后，需要进行配置，这也是最难的地方。配置时针对不同的解码器，需要不同的配置参数。对于HEVC，需要知道宽度、高度和CSD。CSD即：Codec-specific Data，是指跟特定编码算法相关的一些参数，比如AAC的ADTS、H.264的SPS、PPS等。
下面表格是安卓平台支持的编码格式与CSD（code specific data）的说明：
Format
CSD buffer #0
CSD buffer #1
CSD buffer #2
AAC
Decoder-specific information from ESDS*
Not Used
Not Used
VORBIS
Identification header
Setup header
Not Used
OPUS
Identification header
Pre-skip in nanosecs
(unsigned 64-bit native-order integer.)
This overrides the pre-skip value in the identification header.
Seek Pre-roll in nanosecs
(unsigned 64-bit native-order integer.)
MPEG-4
Decoder-specific information from ESDS*
Not Used
Not Used
H.264 AVC
SPS (Sequence Parameter Sets*)
PPS (Picture Parameter Sets*)
Not Used
H.265 HEVC
VPS (Video Parameter Sets*) +
SPS (Sequence Parameter Sets*) +
PPS (Picture Parameter Sets*)
Not Used
Not Used
VP9
VP9 CodecPrivate Data
(optional)
Not Used
Not Used
可以看到对于H.265，CSD只需要“csd-0”参数，就是把VPS、SPS、PPS拼接到一起即可。因此整个配置过程可以说就是获取这三个分量的过程。
遍历数据
作者参考了雷神的博客后，大体上明白了这三个分量的提取方式。简单的说，就是遍历数据，获取到00 00 01（或 00 00 00 01），再取出下一个字节，提取到nal_type。
```
byte nal_spec = data[i + 3];
int nal_type = (nal_spec >> 1) & 0x03f;
```
再判断nal_type的值，vps/sps/pps对应的nal_type分别是：
```
private static final int NAL_VPS = 32;
private static final int NAL_SPS = 33;
private static final int NAL_PPS = 34;
```
然后再到下一个00 00 01（或 00 00 00 01）结束
提取过程的代码如下:
```
private static byte[] getvps_sps_pps(byte[] data, int offset, int length) {
int i = 0;
int vps = -1, sps = -1, pps = -1;
do {
if (vps == -1) {
for (i = offset; i < length - 4; i++) {
if ((0x00 == data[i]) && (0x00 == data[i + 1]) && (0x01 == data[i + 2])) {
byte nal_spec = data[i + 3];
int nal_type = (nal_spec >> 1) & 0x03f;
if (nal_type == NAL_VPS) {
// vps found.
if (data[i - 1] == 0x00) { // start with 00 00 00 01
vps = i - 1;
} else { // start with 00 00 01
vps = i;
}
break;
}
}
}
}
if (sps == -1) {
for (i = vps; i < length - 4; i++) {
if ((0x00 == data[i]) && (0x00 == data[i + 1]) && (0x01 == data[i + 2])) {
byte nal_spec = data[i + 3];
int nal_type = (nal_spec >> 1) & 0x03f;
if (nal_type == NAL_SPS) {
// vps found.
if (data[i - 1] == 0x00) { // start with 00 00 00 01
sps = i - 1;
} else { // start with 00 00 01
sps = i;
}
break;
}
}
}
}
if (pps == -1) {
for (i = sps; i < length - 4; i++) {
if ((0x00 == data[i]) && (0x00 == data[i + 1]) && (0x01 == data[i + 2])) {
byte nal_spec = data[i + 3];
int nal_type = (nal_spec >> 1) & 0x03f;
if (nal_type == NAL_PPS) {
// vps found.
if (data[i - 1] == 0x00) { // start with 00 00 00 01
pps = i - 1;
} else { // start with 00 00 01
pps = i;
}
break;
}
}
}
}
} while (vps == -1 || sps == -1 || pps == -1);
if (vps == -1 || sps == -1 || pps == -1) {// 没有获取成功。
return null;
}
// 计算csd buffer的长度。即从vps的开始到pps的结束的一段数据
int begin = vps;
int end = -1;
for (i = pps; i < length - 4; i++) {
if ((0x00 == data[i]) && (0x00 == data[i + 1]) && (0x01 == data[i + 2])) {
if (data[i - 1] == 0x00) { // start with 00 00 00 01
end = i - 1;
} else { // start with 00 00 01
end = i;
}
break;
}
}
if (end == -1 || end < begin) {
return null;
}
// 拷贝并返回
byte[] buf = new byte[end - begin];
System.arraycopy(data, begin, buf, 0, buf.length);
return buf;
}
```
进行配置
提取成功后，我们再用它进行配置：
```
byte[] csd0 = getvps_sps_pps(data, offset, Math.min(length, 200));
if (csd0== null) {
throw new IOException("parse vps sps pps error...");
}
ByteBuffer csd0bf = ByteBuffer.allocate(csd0.length);
csd0bf.put(csd0);
csd0bf.clear();
format.setByteBuffer("csd-0", csd0bf);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_WIDTH, width);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_HEIGHT, height);
format.setString(MediaFormat.KEY_MIME, MIME_TYPE_HEVC);
// config
codec.configure(format, surface, null, 0);
```
我们将提取到的csd0转成ByteBuffer，再通过setByteBuffer设置到format里面，然后用format进行配置。
启动解码器
配置成功后，我们再启动解码器：
```
codec.start();
```
对视频帧进行解码
接下来就是对视频帧进行解码了。MediaCodec内部维护着一系列输入输出buffer，我们需要将265数据帧输入到输入队列，将解码后的视频数据从输出队列显示到界面。
对于输入，需要外部调用者申请（dequeue）buffer，并将视频帧拷贝到buffer，然后再释放（queue）给Codec；
```
int inputBufferId = codec.dequeueInputBuffer(timeoutUs);
if (inputBufferId >= 0) {
ByteBuffer inputBuffer = codec.getInputBuffer(…);
// fill inputBuffer with valid data
// 我们需要把我们接收到的视频帧数据copy到inputBuffer里
…
// 把buffer归还给codec
codec.queueInputBuffer(inputBufferId, …);
}
```
对于输出，外部调用者需要dequeue到outputbuffer，然后再做显示：
```
int outputBufferId = codec.dequeueOutputBuffer(…);
if (outputBufferId >= 0) {
ByteBuffer outputBuffer = codec.getOutputBuffer(outputBufferId);
// outputBuffer is ready to be processed or rendered.
…
// 下面可以直接显示，视频会显示在surface上了。
codec.releaseOutputBuffer(outputBufferId, …);
}
```
如果一切顺利，应该可以看到视频了。
退出时释放解码库
记得退出时要释放解码库~
```
codec.stop();
codec.release();
```
当然，不是所有的安卓机都支持H.265的硬解码，对于这些不支持硬解码的，使用ffmpeg进行软解即可，这方面资料也不在少数，但是软解码效率就不是很高了。
硬解码已应用于EasyPlayerPro项目
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