利用FFmpeg玩转Android视频录制与压缩（一）

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说明：

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本库1.0是在秒拍开源库上做的二次开发，2.0已经重写底层库，从C到Java全面开源，旨在开发简单好用高效的视频录制库。本篇文档只涉及Java层次逻辑，正在业余修炼c语言与JNI相关的东西，如果有幸写第二篇文章，那时将对其做更深入的剖析，如FFmpeg编译、JNI相关代码编写。ps:利用FFmpeg玩转Android视频录制与压缩（二）现已完成

效果图：

功能描述：

利用FFmpeg录制定制化的视频，并可对其定制化的压缩处理。如设置视频尺寸、设置码率、码率模式、帧率、视频质量等级、压缩速度等等，当然这些只是暂时的，后期会继续维护。

项目地址：

https://github.com/mabeijianxi/small-video-record.

原理讲解：

基本过程就是调用系统camera与AudioRecord得到视频和音频的byte回调，然后出入配置好参数FFmpeg，结束后得到目标视频。

1、配置Camera参数：

• 首先我们录制的视频是竖着的，所以需要旋转90°（默认是横屏录制）：camera.setDisplayOrientation(90）； 然后设置显示控件：camera.setPreviewDisplay(mSurfaceHolder)； 帧率设置：这个参数是可传入的，但是每个摄像头所支持的大小是不一样的，所以你传入maxFrameRate我会再校验一遍，如果当前摄像头支持此帧率那么就使用，如果不支持那么就选择个最接近且小于它的，如果你值很小有可能还是找不到，这时就选择最小的一个，具体算法如下：

		List rates = mParameters.getSupportedPreviewFrameRates();
        if (rates != null) {
            if (rates.contains(MAX_FRAME_RATE)) {
                mFrameRate = MAX_FRAME_RATE;
            } else {
                boolean findFrame = false;
                Collections.sort(rates);
                for (int i = rates.size() - 1; i >= 0; i--) {
                    if (rates.get(i) <= MAX_FRAME_RATE) {
                        mFrameRate = rates.get(i);
                        findFrame = true;
                        break;
                    }
                }
                if (!findFrame) {
                    mFrameRate = rates.get(0);
                }
            }
        }
        mParameters.setPreviewFrameRate(mFrameRate);

• 摄像头输出尺寸设置：通过系统API mParameters.getSupportedPreviewSizes()可以得到当前摄像头所支持的尺寸，注意这里返回的Size里面其height对应的屏幕短边，width对应的是屏幕长边，也就是说我们也要校验传入的smallVideoWidth是否支持，当然smallVideoHeight不需要校验，因为是小视频，我们到时候说不定还会剪切掉一部分，校验完成即可得到传入的smallVideoWidth所对应的且摄像头所支持的对应高度，把这个宽高设置上即可。常见的smallVideoWidth 有480、720、1080等等。具体如下：

  		boolean findWidth = false;
          for (int i = mSupportedPreviewSizes.size() - 1; i >= 0; i--) {
              Size size = mSupportedPreviewSizes.get(i);
              if (size.height == SMALL_VIDEO_WIDTH) {
  					mSupportedPreviewWidth = size.width;
                   findWidth = true;
                   break;
              }
          }
          if (!findWidth) {
              Log.e(getClass().getSimpleName(), "传入高度不支持或未找到对应宽度,请按照要求重新设置，否则会出现一些严重问题");
              mSupportedPreviewWidth = 640;
              SMALL_VIDEO_WIDTH = 480;
              SMALL_VIDEO_HEIGHT = 360;
          }
          mParameters.setPreviewSize(mSupportedPreviewWidth, SMALL_VIDEO_WIDTH);

• 设置采样率：常用格式有两种：NV21 / YV12,mParameters.setPreviewFormat(ImageFormat.NV21)

2、接收设备并传入FFmpeg音（音频具体可参考AudioRecorder类）视频数据：

这里首先需要知道几个FFmpeg命令：

• -vf 可以添加滤镜，特别强大，可以旋转缩放剪切等等，我们需要用到旋转和剪切（我一直考虑需不需要用缩放的方式，因为这样可以在预览界面设置高分辨率看着清晰一些）。

• transpose,旋转，对应的值有0、1、2、3，0:逆时针旋转90°然后垂直翻转1:顺时针旋转90°，2:逆时针旋转90°，3:顺时针旋转90°然后水平翻转。

• 剪切，关键字是crop,其有四个参数，分别是宽度、高度、其实剪切位置的X值与Y值，如ffmpeg -i a.mp4 -vf crop=480:360:0:0...;

• -vcodec 指定视频编解码器；

• -acodec 指定音频编解码器；

• vbr 动态码率；

• cbr 静态码率；

• -crf 视频质量等级0~51，越大质量越差，建议18~28即可，与cbr模式不兼容；

• -preset 转码速度，快慢的优劣应该都懂的，可根据自己业务场景设置，具体有：ultrafast、superfast、veryfast、faster、fast、medium、slow、slower、veryslow、placebo；

• -i 指定输入；

• -x264opts 配置其编解码参数；

• maxrate 最大码率；

• bitrate 固定码率;

• -f 输出格式;

• -s 设置帧大小。格式为 ‘wxh’;

• -ss 指定开始时间;

• -vframes 指定多少帧;

接着皆可在录制前配置我们的录制参数：

	String cmd = String.format("filename = \"%s\"; ", result.mediaPath);
            if (mCameraId == Camera.CameraInfo.CAMERA_FACING_BACK) {
                cmd += String.format("addcmd = %s; ", " -vf \"transpose=1,crop=" + SMALL_VIDEO_WIDTH + ":" + SMALL_VIDEO_HEIGHT + ":0:0\" "
                        +getBitrateCrfSize(mediaRecorderConfig,"",true)
                        +getBitrateVelocity(mediaRecorderConfig,"",true)
                        +getBitrateModeCommand(mediaRecorderConfig,"",true));
            } else {
                cmd += String.format("addcmd = %s; ", " -vf \"transpose=2,crop=" + SMALL_VIDEO_WIDTH + ":" + SMALL_VIDEO_HEIGHT + ":0:0\" "
                        +getBitrateCrfSize(mediaRecorderConfig,"",true)
                        +getBitrateVelocity(mediaRecorderConfig,"",true)
                        +getBitrateModeCommand(mediaRecorderConfig,"",true));
            }

我们这里设置了旋转滤镜与剪切滤镜，由于我们录制竖屏视频所以旋转90°，然后剪切为我们制定的视频尺寸。当然里面还有三个get函数，分别是视频质量等级、转码速度、码率模式。

• 视频质量等级命令为-crf [size]：

  protected String getBitrateCrfSize(BaseMediaBitrateConfig config, String defualtCmd, boolean nendSymbol) {
          if (TextUtils.isEmpty(defualtCmd)) {
              defualtCmd = "";
          }
          String add = "";
          if (config != null && config.getMode() == BaseMediaBitrateConfig.MODE.AUTO_VBR && config.getCrfSize() > 0) {
              if (nendSymbol) {
                  add = String.format("-crf \"%d\" ", config.getCrfSize());
              } else {
                  add = String.format("-crf %d ", config.getCrfSize());
              }
          } else {
              return defualtCmd;
          }
          return add;

• 转码速度命令为-preset [what]：

  protected String getBitrateVelocity(BaseMediaBitrateConfig config, String defualtCmd, boolean nendSymbol) {
          if (TextUtils.isEmpty(defualtCmd)) {
              defualtCmd = "";
          }
          String add = "";
          if (config != null && !TextUtils.isEmpty(config.getVelocity())) {
              if (nendSymbol) {
                  add = String.format("-preset \"%s\" ", config.getVelocity());
              } else {
                  add = String.format("-preset %s ", config.getVelocity());
              }
          } else {
              return defualtCmd;
          }
          return add;

• 码率模式： 码率模式分为vbr与cbr,我在里面加了三个类AutoVBRMode、VBRMode、CBRMode,三者都可传入转码速度。如果不想管那么多那么只需传入无参的AutoVBRMode对象即可，只有AutoVBRMode模式下可以传入视频质量等级值，这个值将最大程度上控制视频质量。VBRMode模式下可以指定最大码率与额定码率。、CBRMode模式下出入一个固定码率即可。

  protected String getBitrateModeCommand(BaseMediaBitrateConfig config, String defualtCmd, boolean needSymbol) {
          String add = "";
          if (TextUtils.isEmpty(defualtCmd)) {
              defualtCmd = "";
          }
          if (config != null) {
              if (config.getMode() == BaseMediaBitrateConfig.MODE.VBR) {
                  if (needSymbol) {
                      add = String.format(" -x264opts \"bitrate=%d:vbv-maxrate=%d\" ", config.getBitrate(), config.getMaxBitrate());
                  } else {
                      add = String.format(" -x264opts bitrate=%d:vbv-maxrate=%d ", config.getBitrate(), config.getMaxBitrate());
                  }
                  return add;
              } else if (mediaRecorderConfig.getMode() == BaseMediaBitrateConfig.MODE.CBR) {
                  if (needSymbol) {
                      add = String.format(" -x264opts \"bitrate=%d:vbv-bufsize=%d:nal_hrd=cbr\" ", config.getBitrate(), config.getBufSize());
                  } else {
                      add = String.format(" -x264opts bitrate=%d:vbv-bufsize=%d:nal_hrd=cbr ", config.getBitrate(), config.getBufSize());
                  }
                  return add;
              }
          }
          return defualtCmd;
      }

配置好后即可开始录制，在camera的数据回调里面把数据转入底层。

	@Override
    public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {
        if (mRecording) {
            UtilityAdapter.RenderDataYuv(data);
        }
        super.onPreviewFrame(data, camera);
    }

3、多段视频合并

录制过程中我们可以暂停录制，这个可能生成n段短视频，这个我们就需要合并视频了，利用FFmpeg命令也可以轻松实现：

//合并ts流
       String cmd = String.format("ffmpeg %s -i \"%s\" -vcodec copy -acodec copy -absf aac_adtstoasc -f mp4 -movflags faststart \"%s\" ", 
                        FFMpegUtils.getLogCommand(), 
                        mMediaObject.getConcatYUV(),
                        mMediaObject.getOutputTempVideoPath());
     boolean mergeFlag = UtilityAdapter.FFmpegRun("", cmd) == 0;

这里视频和音频的编解码器使用原始数据的即可，命令为-vcodec copy -acodec copy 这样速度回比较快,-absf表示为匹配的流设置比特流过滤器,当然还有-vbsf ，最新的指定方式是-bsf:v

4、进一步转码压缩

如果没有设置 doH264Compress 参数那么将不执行以下逻辑

 		String vbr = " -vbr 4 ";
       if (compressConfig != null && compressConfig.getMode()==BaseMediaBitrateConfig.MODE.CBR) {
                        vbr = "";
                    }
             		String cmd_transcoding = String.format("ffmpeg -i %s -c:v libx264 %s %s %s -c:a libfdk_aac %s %s",
                      mMediaObject.getOutputTempVideoPath(),
                      getBitrateModeCommand(compressConfig,"",false),
                      getBitrateCrfSize(compressConfig, "-crf 28", false),
                      getBitrateVelocity(compressConfig, "-preset:v veryfast", false),
                      vbr,
                      mMediaObject.getOutputTempTranscodingVideoPath()
                    );
       boolean transcodingFlag = UtilityAdapter.FFmpegRun("", cmd_transcoding) == 0;

上面我们指定了视频编解码器为libx264，音频编解码器为libfdkaac,然后跟你个性化冲入的doH264Compress 参数进行压缩，结束后我们就得到了压缩好的视频了。

5、截取视频中的一帧作为封面

public static boolean captureThumbnails(String videoPath, String outputPath, String wh, String ss) {
		if (ss == null)
			ss = "";
		else
			ss = " -ss " + ss;
		String cmd = String.format("ffmpeg -i \"%s\"%s -s %s -vframes 1 \"%s\"", videoPath, ss, wh, outputPath);
		return UtilityAdapter.FFmpegRun("", cmd) == 0;
	}

总结

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本库的优点是简单便捷，可控性强，后期将继续维护。缺点是FFmpeg优点老，后期会考虑自己编译一份，那时利用FFmpeg玩转Android视频录制与压缩（二）也就出来了，有点开始期待了，有兴趣的同学欢迎到我github上指教https://github.com/mabeijianxi/small-video-record.

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