Android H.265硬解码&EasyPlayerPro

H.265编码算法作为新一代视频编码标准,在编码效果上有了很大的进步,同样清晰度的视频,265要比264有着更低的码率。关于265对比264的优越性,网上有更专业的文章来作分析,我也仅对这两种算法略知皮毛,因此不多阐述。

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着海量的视频数据在产生,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,因此今天各个安防厂商已经逐渐将视频设备由264转移到265了,这同时对于265编码也有着积极的推动作用。

同时,给我们码农带来的则是痛苦——意味着我们不得不做大量的兼容和适配工作。还好FFmpeg在好久之前就支持265的编解码算法了。这方面的文章也不少,包括雷神也专门写了系列博客,参考:http://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/46412897

而在安卓平台,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硬编码。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:

Android H.265硬解码&EasyPlayerPro_第1张图片

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);

初始化之后,需要进行配置,这是最难的地方。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。
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;
}

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。
配置成功后,我们再启动解码器:

    codec.start();

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,应该看到了视频了,every one is happy~

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,现不做介绍。可能软解码效率就不是很高了。

现阶段硬解码已经适用于EasyPlayerPro项目当中。
在这里再简单介绍一下EasyPlayerPro,EasyPlayer Pro专业版全功能播放器是由EasyDarwin开源团队维护的一款支持RTSP、RTMP、HTTP、HLS多种流媒体协议的播放器版本。

EasyPlayerPro下载地址:https://fir.im/EasyPlayerPro

相关介绍见:http://www.easydarwin.org/article/news/117.html

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