android全平台下基于ffmpeg解码MP4视频文件为YUV文件

音视频实践学习

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• android全平台下基于ffmpeg解码MP4视频文件为YUV文件
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• YUV420P、YUV420SP、NV12、NV21和RGB互相转换并存储为JPEG以及PNG图片
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概述

在音视频开发中几乎都要涉及两个非常重要的环节：编码和解码，今天要记录的就是其中的解码环节，将我们的目标mp4文件，解码成yuv文件输出

流程

关键函数说明

//注册FFmpeg所有编解码器。
av_register_all()
//创建AVFormatContext结构体。
avformat_alloc_context()
//打开一个输入流。
avformat_open_input()
//获取媒体的信息。
avformat_find_stream_info()
//查找解码器。
avcodec_find_decoder()
//配置解码器。
avcodec_alloc_context3()
//打开解码器。
avcodec_open2()
//发送AVPacket数据给解码器
avcodec_send_packet()
//获取AVFrame
avcodec_receive_frame()

配置环境

操作系统：ubuntu 16.05
ffmpeg版本：ffmpeg-3.3.8

注意: ffmpeg库的编译使用的是android-ndk-r10e版本，使用高版本编译会报错

而android-studio工程中配合cmake使用的版本则是android-ndk-r16b版本

新建工程ffmpeg-single-decode

配置CMakeLists.txt文件和build.gradle文件比较简单，不再赘述。

新建类NativeDecode类

package com.onzhou.ffmpeg.decode;

public class NativeDecode {

    static {
        System.loadLibrary("native-decode");
    }

    public native void decodeMP4(String mp4Path, String yuvPath);

}

为了方便后续的扩展，笔者这里新建了一个简单的解码器基类：

class VideoDecoder {

public:

    virtual int InitDecoder(const char *videoPath) = 0;

    virtual int DecodeFile(const char *yuvPath) = 0;

};

具体的MP4Decoder解码器实现类

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include "decode_mp4.h"
#include "logger.h"

int MP4Decoder::InitDecoder(const char *mp4Path) {
    // 1.注册所有组件
    av_register_all();
    // 2.创建AVFormatContext结构体
    pFormatCtx = avformat_alloc_context();

    // 3.打开一个输入文件
    if (avformat_open_input(&pFormatCtx, mp4Path, NULL, NULL) != 0) {
        LOGE("could not open input stream");
        return -1;
    }
    // 4.获取媒体的信息
    if (avformat_find_stream_info(pFormatCtx, NULL) < 0) {
        LOGE("could not find stream information");
        return -1;
    }
    //获取视频轨的下标
    int videoIndex = -1;
    for (int i = 0; i < pFormatCtx->nb_streams; i++)
        if (pFormatCtx->streams[i]->codecpar->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
            videoIndex = i;
            break;
        }
    if (videoIndex == -1) {
        LOGE("could not find a video stream");
        return -1;
    }
    // 5.查找解码器
    pCodec = avcodec_find_decoder(pFormatCtx->streams[videoIndex]->codecpar->codec_id);
    if (pCodec == NULL) {
        LOGE("could not find Codec");
        return -1;
    }

    // 6.配置解码器
    pCodecCtx = avcodec_alloc_context3(pCodec);
    avcodec_parameters_to_context(pCodecCtx, pFormatCtx->streams[videoIndex]->codecpar);
    pCodecCtx->thread_count = 1;

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

    pFrame = av_frame_alloc();
    pFrameYUV = av_frame_alloc();
    int bufferSize = av_image_get_buffer_size(AV_PIX_FMT_YUV420P,
                                              pCodecCtx->width,
                                              pCodecCtx->height, 1);
    uint8_t *out_buffer = (unsigned char *) av_malloc(bufferSize);
    av_image_fill_arrays(pFrameYUV->data,
                         pFrameYUV->linesize,
                         out_buffer,
                         AV_PIX_FMT_YUV420P,
                         pCodecCtx->width,
                         pCodecCtx->height, 1);

    pAvPacket = (AVPacket *) av_malloc(sizeof(AVPacket));

    pSwsContext = sws_getContext(pCodecCtx->width, pCodecCtx->height, pCodecCtx->pix_fmt,
                                 pCodecCtx->width, pCodecCtx->height, AV_PIX_FMT_YUV420P,
                                 SWS_BICUBIC, NULL, NULL, NULL);
    return 0;
}

/**
 * 解码
 * @param pCodecCtx
 * @param pAvPacket
 * @param pFrame
 * @return
 */
int MP4Decoder::DecodePacket(AVCodecContext *pCodecCtx, AVPacket *pAvPacket, AVFrame *pFrame) {
    int result = avcodec_send_packet(pCodecCtx, pAvPacket);
    if (result < 0) {
        LOGE("send packet for decoding failed");
        return -1;
    }
    while (!result) {
        result = avcodec_receive_frame(pCodecCtx, pFrame);
        if (result == AVERROR(EAGAIN) || result == AVERROR_EOF) {
            return 0;
        } else if (result < 0) {
            LOGE("error during encoding %d", result);
            return -1;
        }
        sws_scale(pSwsContext,
                  (const uint8_t *const *) pFrame->data,
                  pFrame->linesize,
                  0,
                  pCodecCtx->height,
                  pFrameYUV->data,
                  pFrameYUV->linesize);

        int y_size = pCodecCtx->width * pCodecCtx->height;
        fwrite(pFrameYUV->data[0], 1, y_size, yuv_file);    //Y
        fwrite(pFrameYUV->data[1], 1, y_size / 4, yuv_file);  //U
        fwrite(pFrameYUV->data[2], 1, y_size / 4, yuv_file);  //V
        av_frame_unref(pFrame);
    }
    return 0;
}

/**
 * 解码文件
 * @param yuvPath　目标的yuv文件路径
 * @return
 */
int MP4Decoder::DecodeFile(const char *yuvPath) {
    yuv_file = fopen(yuvPath, "wb+");
    if (yuv_file == NULL) {
        LOGE("could not open output file");
        return -1;
    }

    while (av_read_frame(pFormatCtx, pAvPacket) >= 0) {
        DecodePacket(pCodecCtx, pAvPacket, pFrame);
    }

    //收尾
    DecodePacket(pCodecCtx, NULL, pFrame);

    if (pSwsContext != NULL) {
        sws_freeContext(pSwsContext);
        pSwsContext = NULL;
    }
    //关闭文件
    fclose(yuv_file);

    if (pCodecCtx != NULL) {
        avcodec_close(pCodecCtx);
        avcodec_free_context(&pCodecCtx);
        pCodecCtx = NULL;
    }
    if (pFrame != NULL) {
        av_free(pFrame);
        pFrame = NULL;
    }
    if (pFrameYUV != NULL) {
        av_free(pFrameYUV);
        pFrameYUV = NULL;
    }
    if (pFormatCtx != NULL) {
        avformat_close_input(&pFormatCtx);
        avformat_free_context(pFormatCtx);
        pFormatCtx = NULL;
    }
    return 0;
}

编写native层的实现类：native_decode.cpp

#include <stdio.h>
#include <time.h>

#include "native_decode.h"
#include "decode_mp4.h"


/**
 * 动态注册
 */
JNINativeMethod methods[] = {
        {"decodeMP4", "(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V", (void *) decodeMP4}
};

/**
 * 动态注册
 * @param env
 * @return
 */
jint registerNativeMethod(JNIEnv *env) {
    jclass cl = env->FindClass("com/onzhou/ffmpeg/decode/NativeDecode");
    if ((env->RegisterNatives(cl, methods, sizeof(methods) / sizeof(methods[0]))) < 0) {
        return -1;
    }
    return 0;
}

/**
 * 加载默认回调
 * @param vm
 * @param reserved
 * @return
 */
jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {
    JNIEnv *env = NULL;
    if (vm->GetEnv((void **) &env, JNI_VERSION_1_6) != JNI_OK) {
        return -1;
    }
    //注册方法
    if (registerNativeMethod(env) != JNI_OK) {
        return -1;
    }
    return JNI_VERSION_1_6;
}

void decodeMP4(JNIEnv *env, jobject obj, jstring jmp4Path, jstring jyuvPath) {
    VideoDecoder *mp4Decoder = new MP4Decoder();

    const char *mp4Path = env->GetStringUTFChars(jmp4Path, NULL);
    const char *yuvPath = env->GetStringUTFChars(jyuvPath, NULL);

    mp4Decoder->InitDecoder(mp4Path);
    mp4Decoder->DecodeFile(yuvPath);

    env->ReleaseStringUTFChars(jmp4Path, mp4Path);
    env->ReleaseStringUTFChars(jyuvPath, yuvPath);

    delete mp4Decoder;
}

在我们的应用程序中，点击开始解码：

public void onDecodeClick(View view) {
        if (fFmpegDecode == null) {
            fFmpegDecode = new FFmpegDecode();
        }
        btnDecode.setEnabled(false);
        final File fileDir = getExternalFilesDir(null);
        Schedulers.newThread().scheduleDirect(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                fFmpegDecode.decodeMP4(fileDir.getAbsolutePath() + "/input.mp4", fileDir.getAbsolutePath() + "/output.yuv");
            }
        });
    }

编译打包运行，输出如下信息:

输出的yuv文件体积很大，我们将yuv文件同步到电脑上。

ffplay -f rawvideo -video_size 480x960 output.yuv

项目地址：ffmpeg-single-decode
https://github.com/byhook/ffmpeg4android

参考雷神:
https://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/47010637
https://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/42181571