MediaCodec硬编码h264,aac,MPEG4Writer: timestampUs

这类的文章太多太多,也没时间整理,直接上部分核心源码和注意事项

1:MediaCodec核心类, 在往MediaCodec中不断的推数据时一定要使用BytePool字节数组池,MediaCodec编码后的byte[]可以循环重复使用,避免造成内存的抖动

/**
 * Created by you on 2018-05-10.
 * MediaCodec核心编码器
 */
public final class MediaEncoder implements Runnable {
    //...伪代
    //字节池
    private final BytePool bytePool;

    @Override
    public void run() {
        bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();
        callback.onInitStart();
        while (isCoding.get()) {
            try {
                byte[] buffer = bufferQueue.take();
                if (buffer == null || buffer.length == 0) {
                    break;//用空byte[]来终止循环与阻塞
                }
                codecDatas(buffer);
                //缓存
                bytePool.put(buffer);
            } catch (InterruptedException e) {
                if (!isCoding.get()) {
                    break;
                }
            }
        }
        release();
    }

    /**
     * 编码datas数据
     * @param buffer
     */
    private void codecDatas(byte[] buffer) {
        //加入缓冲区, -1如果当前没有可用的缓冲时会进入阻塞状态, 0时会立刻返回
        int index = mediaCodec.dequeueInputBuffer(-1);
        if (index >= 0) {
            //填充数据
            ByteBuffer inputBuffer = mediaCodec.getInputBuffer(index);
            inputBuffer.clear();
            inputBuffer.put(buffer, 0, buffer.length);

            callback.onEncodeInputBuffer(mediaCodec, buffer, index);
        }
        int encodeStatus;
        while (true) {
            //返回的三种状态 INFO_TRY_AGAIN_LATER, INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED, INFO_OUTPUT_BUFFERS_CHANGED,
            encodeStatus = mediaCodec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, timeoutUs);
            if (encodeStatus == MediaCodec.INFO_TRY_AGAIN_LATER) {
                break;//稍后重试
            } else if (encodeStatus == MediaCodec.INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED){
                //这里只会回调一次用于初始化
                callback.onFormatChanged(mediaCodec);
            } else if (encodeStatus == MediaCodec.INFO_OUTPUT_BUFFERS_CHANGED) {
                //忽略
            } else {
                //正常编码获得缓冲下标
                ByteBuffer encodeData = mediaCodec.getOutputBuffer(encodeStatus);
                //写入编码后的数据
                callback.onWriteData(bufferInfo, encodeData);
                //释放缓存冲,后续可以存放新的编码后的数据
                mediaCodec.releaseOutputBuffer(encodeStatus, false);
            }
        }
    }
}

2:使用OutputStream方式写入编码的h264(推荐使用MediaMuxer)

ByteBuffer outputBuffer = outputBuffers[outputBufferIndex];
byte[] outData = new byte[bufferInfo.size];
outputBuffer.get(outData);
OutputStream.write(outData, 0, outData.length);

上面这种写法虽然方便但是也有错误,MediaCodec每次编码后的帧大小可能不一样,但是每次编码后都new byte也还是会造成内存抖动,需要采用如下方式,建一个适当大小的byte缓冲,用这个缓冲去接每一帧ByteBuffere中的数据再写入到OutputStream中, 也可以直接使用WritableByteChannel写入,原理其实差不多

    //写入数据缓冲
    private byte[] writeBuffer;

    @Override
    public void onWriteData(MediaCodec.BufferInfo bufferInfo, ByteBuffer encodeData) {
        if (bufferInfo.size != 0) {
            //将ByteBuffer中的数据写到文件中
//            LogUtils.i("write buffinfosize  %d", bufferInfo.size);
            int offset = bufferInfo.offset;
            int bufferSize = bufferInfo.size;
            while (bufferSize > writeBuffer.length) {
                writeByteBuffer(encodeData, offset, writeBuffer.length);
                bufferSize -= writeBuffer.length;
                offset += writeBuffer.length;
            }
            if (bufferSize > 0) {
                writeByteBuffer(encodeData, offset, bufferSize);
            }
            //byte[] buf = new byte[bufferInfo.size];
            //encodeData.get(buf); 不能用此种方式写入,内存抖动极大
        }
    }

    /**
     * 将ByteBuffer通过byte[]写入到文件
     * @param encodeData
     * @param offset
     * @param length
     */
    private void writeByteBuffer(ByteBuffer encodeData, int offset, int length) {
        encodeData.position(offset);
        encodeData.limit(offset + length);

        encodeData.get(writeBuffer, 0, length);
        try {
            bos.write(writeBuffer, 0, length);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

3:使用OutputStream方式写入编码后aac文件(推荐使用MediaMuxer),同h264一样需要一个byte缓冲去接ByteBuffere中的数据再写入到OutputStream中
aac压缩格式可以直接使用播放器播放,采用 ADTS 格式需要给每帧加上 7 个字节的头信息.(MediaMuxer会自动处理)

  @Override
    public void onWriteData(MediaCodec.BufferInfo bufferInfo, ByteBuffer encodeData) {
        if (bufferInfo.size != 0) {
            encodeData.position(bufferInfo.offset);
            encodeData.limit(bufferInfo.offset + bufferInfo.size);

            addADTStoPacket(bufferInfo.size + 7);
            try {
                bos.write(adtsHeader, 0, 7);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            //将ByteBuffer中的数据写到文件中
            LogUtils.i("write buffinfosize  %d", bufferInfo.size);
            int offset = bufferInfo.offset;
            int bufferSize = bufferInfo.size;
            while (bufferSize > writeBuffer.length) {
                writeByteBuffer(encodeData, offset, writeBuffer.length);
                bufferSize -= writeBuffer.length;
                offset += writeBuffer.length;
            }
            if (bufferSize > 0) {
                writeByteBuffer(encodeData, offset, bufferSize);
            }
            //byte[] buf = new byte[bufferInfo.size];
            //encodeData.get(buf); 不能用此种方式写入,内存抖动极大
        }
    }

    private void addADTStoPacket(int packetLen) {
        adtsHeader[3] = (byte) (((chanCfg & 3) << 6) + (packetLen >> 11));
        adtsHeader[4] = (byte) ((packetLen & 0x7FF) >> 3);
        adtsHeader[5] = (byte) (((packetLen & 7) << 5) + 0x1F);
        adtsHeader[6] = (byte) 0xFC;
    }

4:MediaMuxer混合录制,需要aac与h264都有MediaCodec回调INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED状态时添加mediaMuxer.addTrack(mediaCodec.getOutputFormat());才可以开启MediaMuxer, 结束亦是如此,否则会抛异常
会用到多线程之间的操作,最先mediaMuxer.addTrack的进入wait()等侍状态,最后一个mediaMuxer.addTrack的notifyAll()

  /**
     * avc与aac同时都已addTrack时才可开启
     */
    private synchronized void startMuxer() {
        if (!isMuxerStarted && isRecording) {
            if (audioTrackIndex != -1 && h264TrackIndex != -1) {
                mediaMuxer.start();
                isMuxerStarted = true;
                //最后一个addTrack的来开启
                notifyAll();
            } else {
                long c = System.currentTimeMillis();
                do {
                    try {
                        //先addTrack的处于等侍状态
                        wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } while (isRecording && (audioTrackIndex == -1 || h264TrackIndex == -1));
                long n = System.currentTimeMillis() - c;
                LogUtils.i("wait... %d", n);
            }
        }
    }

    /**
     * aac, h264编码都停止时才可停止
     */
    private synchronized void stopMuxer() {
        if (isMuxerStarted && h264Released && audioReleased) {
            mediaMuxer.stop();
            mediaMuxer.release();
            isMuxerStarted = false;
            mediaMuxer = null;
            LogUtils.i("mp4recorder release...");
        }
    }

5:注意在MediaCodec编码aac时,需要对音频进行时间采样计算,否则在混合的时候容易抛出类似
MPEG4Writer: timestampUs 6220411 < lastTimestampUs 6220442 for Audio track异常,报异常原因也很简单,当aac编码通过mediaMuxer.addTrack()进入等侍wait状态等侍h264同步进行时,等侍的时间超过了差值6220442微秒, 另外在视频H264与PCM解码播放时,一般也都是根据pcm的播放速度来做同步的,因此音频的时间采样非常非常重要

public final class AudioPresentationTime {
    private long startTime;
    private final long bufferDurationUs;
    private long currentCount;
    /**
     *
     * @param bufferSize
     * @param sampleRate
     * @param channelCount
     * @param audioFormat
     */
    public AudioPresentationTime(int bufferSize, int sampleRate, int channelCount, int audioFormat) {
        int bitByteSize = audioFormat == AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT ? 2 : 1; //16bit = 2 byte
        bufferDurationUs = 1_000_000L * (bufferSize / (channelCount * bitByteSize)) / sampleRate;
    }

    public void start() {
        startTime = System.nanoTime() / 1000L;
        currentCount = 0;
    }

    public long getPresentationTimeUs() {
        return currentCount++ * bufferDurationUs + startTime;
    }
}

补充:除了要对对音频进行时间采样计算外,H264编码的Camera采集数据也需要注意预览的尺寸大小和帧率的控制, 在预览尺寸过大或者帧率过高的时候,MediaCodec编码的速度赶不上采集的速度(预览回调的YUV数据越大编码耗时越大),就会造成等侍编码的YUV数据队列的爆满内存溢出,或者在有限制队列大小时也会造成中间帧的丢失.

附上源码https://github.com/youxiaochen/CameraMedia

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