Android硬编解码MediaCodec解析从猪肉餐馆的故

　　上篇回顾
　　前面两篇文章Android硬编解码MediaCodec解析从猪肉餐馆的故事讲起（一）和Android硬编解码MediaCodec解析从猪肉餐馆的故事讲起（二）已经从猪肉餐馆的故事带各位比较详细地阐述了Android平台硬解码工具MediaCodec的工作流程和具体的代码，但是前两篇文章的分析是基于静态的，但是MediaCodec具体的解码流程是怎么样的，我们并不知道。那么今天就让代码动起来，通过log和辅助代码去更加深入掌握MediaCodec的解码流程。
　　如果还没看过前面两篇博文，还是建议看一下，因为本文和前两篇是有很大关联的。
　　代码运行log分析
　　首先点击第一个item：
　　进入到这个界面：
　　看下此时的Log：
　　log打印位置在com。android。grafika。PlayMovieActivity，主要看下SurfaceTextureready（984x1384）这一行：OverridepublicvoidonSurfaceTextureAvailable（SurfaceTexturest，intwidth，intheight）｛TheresashortdelaybetweenthestartoftheactivityandtheinitializationoftheSurfaceTexturethatbackstheTextureView。WedontwanttotrytosendavideostreamtotheTextureViewbeforeithasinitialized，sowedisabletheplaybuttonuntilthiscallbackfires。Log。d（TAG，SurfaceTextureready（widthxheight））；mSurfaceTextureReadytrue；updateControls（）；｝
　　还记得Android硬编解码工具MediaCodec解析从猪肉餐馆的故事讲起（二）画的整体流程图么：
　　onSurfaceTextureAvailable这个回调方法就是告诉我们，TextureView的SurfaceTexture已经初始化好了，可以开始渲染了。此时才会将播放按钮置为可点击。logSurfaceTextureready（984x1384）中的（984x1384）即为TextureView的尺寸。
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　　此时，轻轻点击播放按钮，于是视频开始动起来了，可谓是穿梭时间旳画面的钟，从反方向开始移动：
　　首先输出了这条log：
　　DfuyaoGrafika：Extractorselectedtrack0（videoavc）：｛trackid1，level32，mimevideoavc，profile1，language，colorstandard4，displaywidth320，csd1java。nio。HeapByteBuffer〔pos0lim8cap8〕，colortransfer3，durationUs2033333，displayheight240，width320，colorrange2，maxinputsize383，framerate16，height240，csd0java。nio。HeapByteBuffer〔pos0lim38cap38〕｝
　　它是在MediaExtractor选中媒体轨道的时候打印的，打印出具体当前视频轨道格式相关信息：Selectsthevideotrack，ifany。returnthetrackindex，or1ifnovideotrackisfound。privatestaticintselectTrack（MediaExtractorextractor）｛Selectthefirstvideotrackwefind，ignoretherest。当前媒体文件共有多少个轨道（视频轨道、音频轨道、字幕轨道等等）intnumTracksextractor。getTrackCount（）；for（inti0；inumTracks；i）｛第i个轨道的MediaFormatMediaFormatformatextractor。getTrackFormat（i）；format对应的mime类型Stringmimeformat。getString（MediaFormat。KEYMIME）；找到视频轨道的indexif（mime。startsWith（video））｛if（VERBOSE）｛注意这行的log打印Log。d（TAG，Extractorselectedtracki（mime）：format）；｝returni；｝｝return1；｝
　　稍微解释下log中的几个关键参数：
　　1。log中的level和profile指的是画质级别，以下解释引用于H264编码profilelevel控制
　　H。264有四种画质级别，分别是baseline，extended，main，high：1、BaselineProfile：基本画质。支持IP帧，只支持无交错（Progressive）和CAVLC；2、Extendedprofile：进阶画质。支持IPBSPSI帧，只支持无交错（Progressive）和CAVLC；（用的少）3、Mainprofile：主流画质。提供IPB帧，支持无交错（Progressive）和交错（Interlaced），也支持CAVLC和CABAC的支持；4、Highprofile：高级画质。在mainProfile的基础上增加了8x8内部预测、自定义量化、无损视频编码和更多的YUV格式；H。264Baselineprofile、Extendedprofile和Mainprofile都是针对8位样本数据、4：2：0格式（YUV）的视频序列。在相同配置情况下，Highprofile（HP）可以比Mainprofile（MP）降低10的码率。根据应用领域的不同，Baselineprofile多应用于实时通信领域，Mainprofile多应用于流媒体领域，Highprofile则多应用于广电和存储领域。
　　2。mime为videoavc，这个上篇文章已经讲过，videoavc即为H264。
　　3。colorstandard：指的是视频的颜色格式，Anoptionalkeydescribingthecolorprimaries，whitepointandluminancefactorsforvideocontent。Theassociatedvalueisaninteger：0ifunspecified，oroneoftheCOLORSTANDARDvalues。publicstaticfinalStringKEYCOLORSTANDARDcolorstandard；BT。709colorchromacitycoordinateswithKR0。2126，KB0。0722。publicstaticfinalintCOLORSTANDARDBT7091；BT。601625colorchromacitycoordinateswithKR0。299，KB0。114。publicstaticfinalintCOLORSTANDARDBT601PAL2；BT。601525colorchromacitycoordinateswithKR0。299，KB0。114。publicstaticfinalintCOLORSTANDARDBT601NTSC4；BT。2020colorchromacitycoordinateswithKR0。2627，KB0。0593。publicstaticfinalintCOLORSTANDARDBT20206；
　　还记得音视频开发基础知识之YUV颜色编码里面说过，RGB到YUV有不同的转化标准：目前一般解码后的视频格式为yuv，但是一般显卡渲染的格式是RGB，所以需要把yuv转化为RGB。
　　这里涉及到ColorRange这个概念。ColorRange分为两种，一种是FullRange，一种是LimitedRange。FullRange的R、G、B取值范围都是0～255。而LimitedRange的R、G、B取值范围是16～235。
　　而对于每种ColorRange来说，还有不同的转换标准，常见的标准主要是BT601和BT709（BT601是标清的标准，而BT709是高清的标准）。
　　这里该视频的colorstandard为4，即转换标准为BT。601525。
　　4。colorrange：上面引用部分已经提及，当前colorrange为2，看下谷歌文档的常量值说明：Limitedrange。Ycomponentvaluesrangefrom16to235for8bitcontent。Cr，Cyvaluesrangefrom16to240for8bitcontent。Thisisthedefaultforvideocontent。publicstaticfinalintCOLORRANGELIMITED2；Fullrange。Y，CrandCbcomponentvaluesrangefrom0to255for8bitcontent。publicstaticfinalintCOLORRANGEFULL1；
　　所以当前视频的colorrange为Limitedrange。
　　其他参数因为数量太多，大家也大部分可以看明白，就不一一解释了。
　　看接下来的log：
　　第一行是这里打印的：拿到可用的ByteBuffer的indexintinputBufIndexdecoder。dequeueInputBuffer（TIMEOUTUSEC）；根据index得到对应的输入ByteBufferByteBufferinputBufdecoderInputBuffers〔inputBufIndex〕；Log。d（TAG，decoderInputBuffersinputBuf：inputBuf，inputBufIndex：inputBufIndex）；
　　打印的是inputBuffer的情况，上一篇已经讲过，这里就如同生猪肉采购员询问厨师有没有空篮子，厨师在TIMEOUTUSEC微秒时间内告诉了采购员篮子的编号，然后采购员根据编号找到对应的空篮子。
　　根据log可以看出：
　　decoderInputBuffersinputBuf：java。nio。DirectByteBuffer〔pos0lim6291456cap6291456〕，inputBufIndex：2
　　这个空Buffer大小为6291456字节（pos表示当前操作指针指向的位置，lim表示当前可读或者可写的最大数量，cap表示其容量），inputBufIndex为2，即该Buffer在MediaCodec的输入Buffer数组的位置是2。
　　submittedframe0todec，size339
　　这个log的frame0表示MediaExtractor的readSampleData读取出来的第几块数据，在这里就是第几帧，size339表示该帧大小为339字节，当然这是压缩的数据大小。
　　下面一条log输出端取数据的，即顾客询问厨师猪肉炒好了没有：
　　DfuyaoGrafika：dequeueOutputBufferdecoderBufferIndex：1，mBufferInfo：android。media。MediaCodecBufferInfofcbc6e2
　　DfuyaoGrafika：nooutputfromdecoderavailable
　　这条log来源：intoutputBufferIndexdecoder。dequeueOutputBuffer（mBufferInfo，TIMEOUTUSEC）；Log。d（TAG，dequeueOutputBufferdecoderBufferIndex：outputBufferIndex，mBufferInfo：mBufferInfo）；
　　decoderBufferIndex为1，则等于MediaCodec。INFOTRYAGAINLATER，即当前输出端还没有数据，即厨师告诉顾客，猪肉还没做好。
　　如果看过之前我写的解析H264视频编码原理从孙艺珍的电影说起（一）和解析H264视频编码原理从孙艺珍的电影说起（二），就知道视频编码是一个非常复杂的过程，涉及大量的数学算法，所以解码也不会简单，基本不会刚放一帧数据到input端，output端就立马拿到解码后的数据。
　　从后面的log可以看到，经过很多次在input端放入数据，又尝试在output端取出数据的循环之后，终于在第一次在input端放入数据的77ms秒之后，在output端拿到了数据：
　　startuplag是官方demo已经有的统计从第一次在input端放入数据到第一次从output端拿到数据的时间长。
　　接下来就是取到具体数据的log：
　　decoderBufferIndex为0，即取到的解码数据所在的buffer在output端buffer数组第0个。
　　ecoderOutputBuffers。length：8是我专门把output数组数量打印出来：ByteBuffer〔〕decoderOutputBuffersdecoder。getOutputBuffers（）；Log。d（TAG，ecoderOutputBuffers。length：decoderOutputBuffers。length）；
　　可见output端buffer数组大小为8个（经过实践发现，该数值并不是固定的）。
　　outputBuffer：java。nio。DirectByteBuffer〔pos0lim115200cap115200〕表示该buffer的可用数据和容量都为115200。后面解码出来的数据也是这个大小，因为解码之后的数据就是一帧画面的yuv数据，因为画面的分辨率固定，yuv格式也是固定，所以大小自然也是一样的。
　　而在output拿到数据之前的上一次取数据的log需要注意下：
　　DfuyaoGrafika：dequeueOutputBufferdecoderBufferIndex：2，mBufferInfo：android。media。MediaCodecBufferInfo9bec00c
　　DfuyaoGrafika：decoderoutputformatchanged：｛cropright319，colorformat21，sliceheight240，imagedatajava。nio。HeapByteBuffer〔pos0lim104cap104〕，mimevideoraw，stride320，colorstandard4，colortransfer3，cropbottom239，cropleft0，width320，colorrange2，croptop0，height240｝
　　decoderBufferIndex为2，即MediaCodec。INFOOUTPUTFORMATCHANGED。在拿到数据之后，会现有一个通知输出数据格式变化的通知，我们可以在这里拿到输出数据的格式。
　　1。cropleft0，cropright319，croptop0，cropbottom239表示的是真正的视频区域的4个顶点在整个视频帧的坐标位置。
　　有读者可能会问，视频不是充满一帧么？其实不是的，看下官网的解读developer。android。google。cnreferencea：TheMediaFormatKEYWIDTHandMediaFormatKEYHEIGHTkeysspecifythesizeofthevideoframes；however，formostencondingsthevideo（picture）onlyoccupiesaportionofthevideoframe。Thisisrepresentedbythecroprectangle。
　　Youneedtousethefollowingkeystogetthecroprectangleofrawoutputimagesfromtheoutputformat。Ifthesekeysarenotpresent，thevideooccupiestheentirevideoframe。Thecroprectangleisunderstoodinthecontextoftheoutputframebeforeapplyinganyrotation。
　　具体key的意义：
　　FormatKey
　　Type
　　Description
　　MediaFormatKEYCROPLEFT
　　Integer
　　Theleftcoordinate（x）ofthecroprectangle
　　MediaFormatKEYCROPTOP
　　Integer
　　Thetopcoordinate（y）ofthecroprectangle
　　MediaFormatKEYCROPRIGHT
　　Integer
　　Therightcoordinate（x）MINUS1ofthecroprectangle
　　MediaFormatKEYCROPBOTTOM
　　Integer
　　Thebottomcoordinate（y）MINUS1ofthecroprectangle
　　官网又给了一段通过这4个值计算视频有效区域的代码：MediaFormatformatdecoder。getOutputFormat（）；intwidthformat。getInteger（MediaFormat。KEYWIDTH）；if（format。containsKey（MediaFormat。KEYCROPLEFT）format。containsKey（MediaFormat。KEYCROPRIGHT））｛widthformat。getInteger（MediaFormat。KEYCROPRIGHT）1format。getInteger（MediaFormat。KEYCROPLEFT）；｝intheightformat。getInteger（MediaFormat。KEYHEIGHT）；if（format。containsKey（MediaFormat。KEYCROPTOP）format。containsKey（MediaFormat。KEYCROPBOTTOM））｛heightformat。getInteger（MediaFormat。KEYCROPBOTTOM）1format。getInteger（MediaFormat。KEYCROPTOP）；｝
　　2。colorformat：颜色编码格式。21即为COLORFormatYUV420SemiPlanar，也常叫做叫作NV21。关于yuv具体格式在音视频开发基础知识之YUV颜色编码已有叙述，不过文章并没有具体讲NV21，NV21的于半平面格式（semiplanner），y独立放一个数组，uv放一个数组，先V后U交错存放（图来自：浅析YUV颜色空间）
　　比如一个44的画面，分布如下图所示：YYYYYYYYYYYYYYYYVUVUVUVU
　　3。sliceheight：指的是帧的高度，即有多少行，不过这个行数可能是内存对齐过的，有时候为了提高读取速度，视频帧高度会填充到2的次幂数值。
　　4。stride：跨距，是图像存储的时候有的一个概念。它指的是图像存储时内存中每行像素所占用的空间。同样的，这个也是经过内存对齐的，所以是大于等于原视频的每行像素个数。很多视频花屏问题的根源就是忽略了stride这个属性。
　　其他参数上面已讲过，就不赘述。
　　拿到输出的解码数据就通过releaseOutputBuffer渲染到Surface：将输出buffer数组的第outputBufferIndex个buffer绘制到surface。doRender为true绘制到配置的surfacedecoder。releaseOutputBuffer（outputBufferIndex，doRender）；
　　我们看到log的output最后一帧数据是：
　　outputEOS
　　当调用：intoutputBufferIndexdecoder。dequeueOutputBuffer（mBufferInfo，TIMEOUTUSEC）；
　　得到的mBufferInfo。flags为MediaCodec。BUFFERFLAGENDOFSTREAM（intput端在视频最后一帧的时候传入）的时候，说明该帧已经是视频最后一帧了，此时就跳出解码的大循环，准备释放资源：finally｛releaseeverythingwegrabbedif（decoder！null）｛Callstop（）toreturnthecodectotheUninitializedstate，whereuponitmaybeconfiguredagain。decoder。stop（）；decoder。release（）；decodernull；｝if（extractor！null）｛extractor。release（）；extractornull；｝｝
　　还记得Android硬编解码利器MediaCodec解析从猪肉餐馆的故事讲起（一）提及过得MediaCodec的状态机么：
　　先调用了stop方法，就进入了Uninitialized状态，即猪肉餐馆要收拾桌椅了，收拾完桌椅之后，再调用release就释放资源，即猪肉餐馆关门了。将解码输出数据保存下来
　　接下来来做一件有趣的事情，就是将每次输出的解码数据保存为图片。
　　创建一个方法接收输出的一帧数据，然后通过系统提供的YuvImage可以将yuv数据转化为jpeg数据，然后通过BitmapFactory。decodeByteArray将jpeg数据转化为Bitmap，再保存到本地文件夹中。privatevoidoutputFrameAsPic（byte〔〕ba，inti）｛Log。d（TAG，outputBufferi：i）；YuvImageyuvImagenewYuvImage（ba，ImageFormat。NV21，mVideoWidth，mVideoHeight，null）；ByteArrayOutputStreambaosnewByteArrayOutputStream（）；将yuv转化为jpegyuvImage。compressToJpeg（newRect（0，0，mVideoWidth，mVideoHeight），100，baos）；byte〔〕jdatabaos。toByteArray（）；rgbBitmapbmpBitmapFactory。decodeByteArray（jdata，0，jdata。length）；if（bmp！null）｛try｛FileparentnewFile（Environment。getExternalStorageDirectory（）。getAbsolutePath（）moviePlayer）；if（！parent。exists（））｛parent。mkdirs（）；｝FilemyCaptureFilenewFile（parent。getAbsolutePath（），String。format（imgs。png，i））；if（！myCaptureFile。exists（））｛myCaptureFile。createNewFile（）；｝BufferedOutputStreambosnewBufferedOutputStream（newFileOutputStream（myCaptureFile））；bmp。compress（Bitmap。CompressFormat。JPEG，80，bos）；Log。d（TAG，bmp。compressmyCaptureFile：myCaptureFile。getAbsolutePath（））；bos。flush（）；bos。close（）；｝catch（Exceptione）｛e。printStackTrace（）；Log。d（TAG，outputFrameAsPicException：e）；｝｝｝
　　然后在每次获得output端Buffer的地方调用该方法：ByteBufferoutputBufferdecoderOutputBuffers〔outputBufferIndex〕；Log。d（TAG，outputBuffer：outputBuffer）；outputBuffer。position（mBufferInfo。offset）；outputBuffer。limit（mBufferInfo。offsetmBufferInfo。size）；byte〔〕banewbyte〔outputBuffer。remaining（）〕；byteBuffer数据放入baoutputBuffer。get（ba）；输出的一帧保存为本地的一张图片outputFrameAsPic（ba，decodeFrameIndex）；
　　再运行下程序，得到以下图片：
　　可见每一帧都成功截图并保存到本地同步与异步模式
　　最后说下，MediaCodec编解码是分为同步和异步模式的（Android5。0开始支持异步状态），同步就是比如生猪肉采购员和顾客必须在Android硬编解码工具MediaCodec解析从猪肉餐馆的故事讲起（二）的关于MediaCodec的解码流程代码，是属于同步，所谓的同步，是相对于异步而言的。同步和异步最大的不同，个人认为就是前者是要求我们主动去咨询MeidaCodec有没有可用的Buffer可以用，后者是MeidaCodec来通知我们已经有有了可用的buffer。就像原来是猪肉采购员主动询问厨师有没有空篮子可以用，现在变为厨师发个微信告诉采购员现在有空篮子可以用。
　　对于异步来说，MediaCodec的工作状态和同步有一点不同：
　　异步的情况下从Configured会直接进入Running状态，然后等待MediaCodec的回调通知再处理数据即可，以下为官方给的代码模板：MediaCodeccodecMediaCodec。createByCodecName（name）；MediaFormatmOutputFormat；membervariablecodec。setCallback（newMediaCodec。Callback（）｛OverridevoidonInputBufferAvailable（MediaCodecmc，intinputBufferId）｛ByteBufferinputBuffercodec。getInputBuffer（inputBufferId）；fillinputBufferwithvaliddatacodec。queueInputBuffer（inputBufferId，）；｝OverridevoidonOutputBufferAvailable（MediaCodecmc，intoutputBufferId，）｛ByteBufferoutputBuffercodec。getOutputBuffer（outputBufferId）；MediaFormatbufferFormatcodec。getOutputFormat（outputBufferId）；optionAbufferFormatisequivalenttomOutputFormatoutputBufferisreadytobeprocessedorrendered。codec。releaseOutputBuffer（outputBufferId，）；｝OverridevoidonOutputFormatChanged（MediaCodecmc，MediaFormatformat）｛Subsequentdatawillconformtonewformat。CanignoreifusinggetOutputFormat（outputBufferId）mOutputFormatformat；optionB｝OverridevoidonError（）｛｝｝）；codec。configure（format，）；mOutputFormatcodec。getOutputFormat（）；optionBcodec。start（）；waitforprocessingtocompletecodec。stop（）；codec。release（）；总结
　　本文在上一文章分析代码的基础上运行了代码，通过分析log分析解码流程的细节，让各位对解码流程有更清晰的认识。并将解码出来的每帧截图保存到本地，验证了视频解码的output端每次获取的数据确实是表示一帧的数据。
　　最后讲了一下MediaCodec编解码异步模式相关。
　　美好的时光总是过得很快，不知不觉已经用了三篇博文讲MediaCodec了，我已经迫不及待地想进入下一个系列了OpenGL系列。
　　因为解码成功后，就是渲染到屏幕了，而当前Android平台最主流的渲染工具，就是OpenGL了。
　　作者：半岛铁盒里的猫链接：https：juejin。cnpost7113767096512675870来源：稀土掘金著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
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