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【Android 音视频开发打怪升级:音视频硬解码篇】四、音视频解封和封装:生成一个MP4

【声 明】

首先,这一系列文章均基于自己的理解和实践,可能有不对的地方,欢迎大家指正。
其次,这是一个入门系列,涉及的知识也仅限于够用,深入的知识网上也有许许多多的博文供大家学习了。
最后,写文章过程中,会借鉴参考其他人分享的文章,会在文章最后列出,感谢这些作者的分享。

码字不易,转载请注明出处!

教程代码:【Github传送门

目录

一、Android音视频硬解码篇:
二、使用OpenGL渲染视频画面篇
三、Android FFmpeg音视频解码篇
  • 1,FFmpeg so库编译
  • 2,Android 引入FFmpeg
  • 3,Android FFmpeg视频解码播放
  • 4,Android FFmpeg+OpenSL ES音频解码播放
  • 5,Android FFmpeg+OpenGL ES播放视频
  • 6,Android FFmpeg简单合成MP4:视屏解封与重新封装
  • 7,Android FFmpeg视频编码

本文你可以了解到

本文主要讲解音视频的解封和封装过程,但不涉及音视频的编解码,涉及到音视频编解码的完整流程,将在下一篇章讲解完OpenGL后。主要是对音视频的重新封装有个基本了解。

一、音视频解封

在本篇章的第二篇文章【音视频硬解码流程】,已经讲过,Android使用的是MediaExtractor对音视频数据流进行解封。这里,我们简单再过一遍。

  • 第一步,初始化MediaExtractor
init {
    mExtractor = MediaExtractor()
    mExtractor?.setDataSource(path)
}
复制代码
  • 第二步,获取音频或视频的格式
/**
 * 获取视频格式参数
 */
fun getVideoFormat(): MediaFormat? {
    for (i in 0 until mExtractor!!.trackCount) {
        val mediaFormat = mExtractor!!.getTrackFormat(i)
        val mime = mediaFormat.getString(MediaFormat.KEY_MIME)
        if (mime.startsWith("video/")) {
            mVideoTrack = i
            break
        }
    }
    return if (mVideoTrack >= 0)
        mExtractor!!.getTrackFormat(mVideoTrack)
    else null
}

/**
 * 获取音频格式参数
 */
fun getAudioFormat(): MediaFormat? {
    for (i in 0 until mExtractor!!.trackCount) {
        val mediaFormat = mExtractor!!.getTrackFormat(i)
        val mime = mediaFormat.getString(MediaFormat.KEY_MIME)
        if (mime.startsWith("audio/")) {
            mAudioTrack = i
            break
        }
    }
    return if (mAudioTrack >= 0) {
        mExtractor!!.getTrackFormat(mAudioTrack)
    } else null
}
复制代码
  • 第三步,读取(分离)音视频数据
/**
 * 读取音视频数据
 */
fun readBuffer(byteBuffer: ByteBuffer): Int {
    byteBuffer.clear()
    selectSourceTrack()
    var readSampleCount = mExtractor!!.readSampleData(byteBuffer, 0)
    if (readSampleCount < 0) {
        return -1
    }
    //记录当前帧的时间戳
    mCurSampleTime = mExtractor!!.sampleTime
    //进入下一帧
    mExtractor!!.advance()
    return readSampleCount
}

/**
 * 选择通道
 */
private fun selectSourceTrack() {
    if (mVideoTrack >= 0) {
        mExtractor!!.selectTrack(mVideoTrack)
    } else if (mAudioTrack >= 0) {
        mExtractor!!.selectTrack(mAudioTrack)
    }
}
复制代码

二、音视频封装

Android原生提供了一个封装器MediaMuxer,用于将已经编码好的音视频流数据封装到指定格式的文件中,MediaMuxer支持MP4、Webm、3GP三种封装格式。一般使用MP4格式。

使用也比较简单,同样分为几个步骤:

  • 第一步,初始化

class MMuxer {
    private val TAG = "MMuxer"

    private var mPath: String

    private var mMediaMuxer: MediaMuxer? = null

    private var mVideoTrackIndex = -1
    private var mAudioTrackIndex = -1

    private var mIsAudioTrackAdd = false
    private var mIsVideoTrackAdd = false

    private var mIsStart = false

    init {
        val fileName = "LVideo_" + SimpleDateFormat("yyyyMM_dd-HHmmss").format(Date()) + ".mp4"
        val filePath = Environment.getExternalStorageDirectory().absolutePath.toString() + "/"
        mPath = filePath + fileName
        mMediaMuxer = MediaMuxer(mPath, MediaMuxer.OutputFormat.MUXER_OUTPUT_MPEG_4)
    }
    
    //......
}
复制代码

这里指定了视频并保存路径和保存的格式。

  • 第二步,添加音视频轨道,设置音视频数据流格式,并启动封装器
class MMuxer {

    //......
    
    fun addVideoTrack(mediaFormat: MediaFormat) {
        if (mMediaMuxer != null) {
            mVideoTrackIndex = try {
                mMediaMuxer!!.addTrack(mediaFormat)
            } catch (e: Exception) {
                e.printStackTrace()
                return
            }
            mIsVideoTrackAdd = true
            startMuxer()
        }
    }

    fun addAudioTrack(mediaFormat: MediaFormat) {
        if (mMediaMuxer != null) {
            mAudioTrackIndex = try {
                mMediaMuxer!!.addTrack(mediaFormat)
            } catch (e: Exception) {
                e.printStackTrace()
                return
            }
            mIsAudioTrackAdd = true
            startMuxer()
        }
    }
    
    /**
     *忽略音频轨道
     */
    fun setNoAudio() {
        if (mIsAudioTrackAdd) return
        mIsAudioTrackAdd = true
        startMuxer()
    }

    /**
     *忽略视频轨道
     */
    fun setNoVideo() {
        if (mIsVideoTrackAdd) return
        mIsVideoTrackAdd = true
        startMuxer()
    }
    
    private fun startMuxer() {
        if (mIsAudioTrackAdd && mIsVideoTrackAdd) {
            mMediaMuxer?.start()
            mIsStart = true
            Log.i(TAG, "启动混合器,等待数据输入...")
        }
    }

    
    //......
}
复制代码

在开启封装器前,首先需要设置音视频对应的数据格式,这个格式来源于音视频解封获取的那个MediaFormat,即

MMExtractor#getVideoFormat()

MMExtractor#getAudioFormat()

通过mMediaMuxer!!.addTrack(mediaFormat)后,会返回音视频数据对应的轨道索引,用于封装数据时,将数据写到正确的数据轨道中。

最后,判断音视频轨道是否都已经配置完毕,启动封装器。

  • 第三步,写入数据,也很简单,将解封得到的数据写入即可。
class MMuexer {
    
    //......
    
    fun writeVideoData(byteBuffer: ByteBuffer, bufferInfo: MediaCodec.BufferInfo) {
        if (mIsStart) {
            mMediaMuxer?.writeSampleData(mVideoTrackIndex, byteBuffer, bufferInfo)
        }
    }

    fun writeAudioData(byteBuffer: ByteBuffer, bufferInfo: MediaCodec.BufferInfo) {
        if (mIsStart) {
            mMediaMuxer?.writeSampleData(mAudioTrackIndex, byteBuffer, bufferInfo)
        }
    }
    
    //......
}
复制代码
  • 第四步,释放封装器,完成封装过程

==这一步非常重要,必须要释放之后,才能生成可用的完整的MP4文件==

class MMuxer {

    //......
    
    fun release() {
        mIsAudioTrackAdd = false
        mIsVideoTrackAdd = false
        try {
            mMediaMuxer?.stop()
            mMediaMuxer?.release()
            mMediaMuxer = null
            Log.i(TAG, "混合器退出...")
        } catch (e: Exception) {
            e.printStackTrace()
        }
    }
    
    //......
}
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三、整合解封和封装流程

通过上面两个步骤,就已经完成了最基本的工具封装,接下来只需要将它们整合起来就可以了。

新建一个重打包类MP4Repack


class MP4Repack(path: String) {

    private val TAG = "MP4Repack"

    //初始化音视频分离器
    private val mAExtractor: AudioExtractor = AudioExtractor(path)
    private val mVExtractor: VideoExtractor = VideoExtractor(path)
    
    //初始化封装器
    private val mMuxer: MMuxer = MMuxer()

    /**
     *启动重封装
     */
    fun start() {
        val audioFormat = mAExtractor.getFormat()
        val videoFormat = mVExtractor.getFormat()

        //判断是否有音频数据,没有音频数据则告诉封装器,忽略音频轨道
        if (audioFormat != null) {
            mMuxer.addAudioTrack(audioFormat)
        } else {
            mMuxer.setNoAudio()
        }
        //判断是否有视频数据,没有音频数据则告诉封装器,忽略视频轨道
        if (videoFormat != null) {
            mMuxer.addVideoTrack(videoFormat)
        } else {
            mMuxer.setNoVideo()
        }

        //启动线程
        Thread {
            val buffer = ByteBuffer.allocate(500 * 1024)
            val bufferInfo = MediaCodec.BufferInfo()
            
            //音频数据分离和写入
            if (audioFormat != null) {
                var size = mAExtractor.readBuffer(buffer)
                while (size > 0) {
                    bufferInfo.set(0, size, mAExtractor.getCurrentTimestamp(),
                                   mAExtractor.getSampleFlag())
                                   
                    mMuxer.writeAudioData(buffer, bufferInfo)
                    
                    size = mAExtractor.readBuffer(buffer)
                }
            }
            
            //视频数据分离和写入
            if (videoFormat != null) {
                var size = mVExtractor.readBuffer(buffer)
                while (size > 0) {
                    bufferInfo.set(0, size, mVExtractor.getCurrentTimestamp(),
                                   mVExtractor.getSampleFlag())
                                   
                    mMuxer.writeVideoData(buffer, bufferInfo)
                    
                    size = mVExtractor.readBuffer(buffer)
                }
            }
            mAExtractor.stop()
            mVExtractor.stop()
            mMuxer.release()
            Log.i(TAG, "MP4 重打包完成")
        }.start()
    }
}
复制代码

首先,定义了音频和视频分离器,以及封装器;

接着,判断要重封装的视频是否包含有音视频数据,没有则忽略相应的轨道;

最后,启动线程,开始解封和封装,分为两部分:

  1. 音频数据分离和写入
  2. 视频数据分离和写入

其中有一个要注意的就是BufferInfo的参数

val bufferInfo = MediaCodec.BufferInfo()

bufferInfo.set(0, size, mVExtractor.getCurrentTimestamp(),
                mVExtractor.getSampleFlag())

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第一个为offset,一般为0
第二个为数据大小,就是Extractor提取的当前帧的数据大小
第三个为当前帧对应的时间戳,这个时间戳非常重要,影响到视频能不能正常播放,通过Extractor获取
第四个为当前帧类型,如视频I/P/B帧,也可通过Extractor获取

四、调用MediaRepack重封装工具实现重封装

调用就非常简单了,如下:

private fun repack() {
    val path = Environment.getExternalStorageDirectory().absolutePath + "/mvtest_2.mp4"

    val repack = MP4Repack(path)
    repack.start()
}
复制代码

到这里,本篇章【音视频硬解码篇】系列文章就结束了,本系列共四篇文章,从【音视频基础知识介绍】->【Android音解码流程】->【音视频播放与同步】->【视频解封与封装】,比较全面的介绍了Android应用系统提供的硬解码能力,实现音视频的解码。

接下来,将进入OpenGL渲染篇系列文章,将进一步介绍音视频渲染、重编码、封装等内容,敬请关注。

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