Android原生编解码接口 MediaCodec 之——踩坑

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本文出自小口锅的博客

关键帧
MediaCodec 有两种方式触发输出关键帧，一是由配置时设置的 KEY_FRAME_RATE和KEY_I_FRAME_INTERVAL参数自动触发，二是运行过程中通过 setParameters 手动触发输出关键帧。

自动触发输出关键帧
在MediaCodec硬编码中设置Ｉ(关键帧)时间间隔，在 api 中是这么设置的

mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, 1); //关键帧间隔时间 单位s
1
自动触发实际是按照帧数触发的，例如设置帧率为 20 fps，关键帧间隔为 1s ，那就会每 20桢输出一个关键帧，一旦实际帧率低于配置帧率，那就会导致关键帧间隔时间变长。由于 MediaCodec 启动后就不能修改配置帧率/关键帧间隔了，所以如果希望改变关键帧间隔帧数，就必须重启编码器。

手动触发输出关键帧：

if (System.currentTimeMillis() - timeStamp >= 1000) {//1000毫秒后，设置参数
timeStamp = System.currentTimeMillis();
if (Build.VERSION.SDK_INT >= 23) {
Bundle params = new Bundle();
params.putInt(MediaCodec.PARAMETER_KEY_REQUEST_SYNC_FRAME, 0);
mMediaCodec.setParameters(params);
}
｝

关键帧踩坑
有时候你会发现自动触发关键帧方式失效了

经排查发现真正的原因是在于视频的输入源，如果是通过Camera的PreviewCallback的方式来获取视频数据再喂给MediaCodec的方式是无法控制输出关键帧的数量的。
发现当选择支持颜色格式为yuv420p的编码器时，KEY_I_FRAME_INTERVAL 设置无效；
选择支持yuv420sp的编码器时，KEY_I_FRAME_INTERVAL 设置有效；

想要控制输出输出关键帧数量就必须通过调用MediaCodec.createInputSurface()方法获取输入Surface，再通过Opengl渲染后喂给MediaCodec才能真正控制关键帧的数量。

//判断输出数据是否为关键帧的方法：
boolean keyFrame = (bufferInfo.flags & MediaCodec.BUFFER_FLAG_KEY_FRAME) != 0;

部分机型MediaCodec.configure直接crash
未设置编码强制要求的一些配置 会抛出 IllegalStateException
看这个例子stackoverflow

如果初始化MediaFormat视频流的预设宽高高于当前手机支持的解码最大分辨率那么在调用MediaCodec.configure的时候就会crash。把MediaFormat.createVideoFormat时候的宽高设置小一点就ok了，那么就会有另外一个问题，就是如果我设置1080*720的后，视频流来了一个1920*1080的会不会有影响？如果当前设备的最大分辨率高于这个值，就算预设值不一样，也还是可以正常解码并显示1920*1080的画面。那么如果低于这个值呢？两种情况 绿屏／MediaCodec.dequeueInputBuffer的值一直抛IllegalStateException

如何获取当前手机支持的解码最大分辨率
每个手机下都有这样一个文件，/system/etc/media_codecs.xml (your path)。这是一个xml文件，可以直接看到MediaCodecs–>Decoders节点下的各个视频格式的支持情况，以华为荣耀7x Android 8.0 为例

获取解码视频的宽和高

//获得音视频的配置器MediaFormat
private static MediaFormat getFormat(String path,boolean isVideo) {
try {
MediaExtractor mediaExtractor = new MediaExtractor();
mediaExtractor.setDataSource(path);
int trackCount = mediaExtractor.getTrackCount();
for (int i = 0; i < trackCount; i++) {
MediaFormat trackFormat = mediaExtractor.getTrackFormat(i);
if (trackFormat.getString(MediaFormat.KEY_MIME).startsWith(isVideo ? "video/" :"audio/")) {
return mediaExtractor.getTrackFormat(i);
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
//单独获取宽高
MediaFormat newFormat = getFormat(path,true);
int videoWidth = newFormat.getInteger(MediaFormat.KEY_WIDTH);
int videoHeight = newFormat.getInteger(MediaFormat.KEY_HEIGHT);
//结合编码时获取宽高
MediaFormat newFormat = mMediaCodec.getOutputFormat();
int videoWidth = newFormat.getInteger(MediaFormat.KEY_WIDTH);
int videoHeight = newFormat.getInteger(MediaFormat.KEY_HEIGHT);

部分机型MediaCodec.dequeueOutputBuffer一直报IllegalStateException
部分机型会一直卡在MediaCodec.INFO_TRY_AGAIN_LATER中，有的原因也是因为这个
该机型硬解码最大配置分辨率低于当前视频流的分辨率

部分机型输出的数据太短，或者为0
取出 output buffer 后，要手动设置 position 和 limit（api19以下必须设置），有些设备的编码器不会设置这两个值，导致无法正确取出数据；取出 input buffer 后，要手动调用 clear。参见 bigflake FAQ #11

mMediaCodec.createInputSurface()创建失败或者取出的数据不理想
虽然 mMediaCodec.createInputSurface() 从 API 18 就已经引入，但用在某些 API 18 的机型上会导致编码器输出数据量特别小，画面是黑屏，所以 Surface 输入模式从 API 19 启用。
mMediaCodec.createInputSurface() 必须在mediaformat.configure(..)之后，在mediacodec.start() 之前调用。

关于BufferInfo中的presentationTimeUs设置
如果不正确设置presentationTimeUs，有的设备的编码器会丢掉输入桢，或者输出图像质量很差，参见bigflake FAQ #8;
MediaCodec 使用的是微秒，大多数java 使用毫秒和纳秒，单位要处理好

如果采用surface输入，想要丢帧要如何操作
??(何时开始编码条件) 满足该条件后开始编码。这就做到可控了。

if (mBufferInfo.size != 0 && ??(何时开始编码条件)) {
outputBuffer.position(mBufferInfo.offset);
outputBuffer.limit(mBufferInfo.offset + mBufferInfo.size);
// mMuxer.writeSampleData(mTrackIndex, encodedData, bufferInfo);
} else {
outputBuffer.clear();
}
// 处理结束，释放输出缓存区资源
mMediaCodec.releaseOutputBuffer(outputBufferIndex,false);

输出数据和写入数据为MP4要在同一线程中，否则会出现偶发性的花屏，马赛克等
以下做法会出现花屏，马赛克

if (mBufferInfo.size != 0) {
outputBuffer.position(mBufferInfo.offset);
outputBuffer.limit(mBufferInfo.offset + mBufferInfo.size);
//这边线程就懒得写成阻塞等待数据作用了，懒。知道这个情况就OK了
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// mMuxer.writeSampleData(mTrackIndex, encodedData, bufferInfo);
}
}).start();
}

关于 bitrate_mode 配置问题
MediaCodec中的bitrate mode有个坑，比如我在设置之前想确认下CBR是否支持，那么会调用isBitrateModeSupported()判断，这样会有问题。

// MediaCodecInfo.java
public boolean isBitrateModeSupported(int mode) {
for (Feature feat: bitrates) {
if (mode == feat.mValue) {
return (mBitControl & (1 << mode)) != 0;
}
}
return false;
}

mode是否支持从bitrates判断

private static final Feature[] bitrates = new Feature[] {
new Feature("VBR", BITRATE_MODE_VBR, true),
new Feature("CBR", BITRATE_MODE_CBR, false),
new Feature("CQ", BITRATE_MODE_CQ, false)
};

framework居然把它写死了！而不是从hardware或者xml中获取，而xml是写着支持的。
vendor/rockchip/common/vpu/etc/media_codecs.xml

如果你写代码比较严谨，先用isBitrateModeSupported()判断CBR是否支持，那么就悲剧了。
另外，在默认情况下，如果上层没有主动设置bitrate_mode的话，返回的是VBR。 也就是默认采用VBR 关于VBR CQ CBR区别，可查看Android原生编解码接口 MediaCodec 之——完全解析中的流控。

关于 level、profile设置
由于视频编码后显示的数据质量偏低，所以需要调整质量。这个时候需要在这个设置level、profile

Profile是对视频压缩特性的描述（CABAC呀、颜色采样数等等）。
Level是对视频本身特性的描述（码率、分辨率、fps）。
简单来说，Profile越高，就说明采用了越高级的压缩特性。
Level越高，视频的码率、分辨率、fps越高

// 不支持设置Profile和Level，而应该采用默认设置
mediaFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_PROFILE, MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.AVCProfileHigh);
mediaFormat.setInteger("level", MediaCodecInfo.CodecProfileLevel.AVCLevel41); // Level 4.1

关于设置这两个参数，我发现某些设备上，设置了无效，还是默认值，经排查
是因为在android7.0以下，android 内部写死了参数，编码出来的只能是Baseline，除非系统改过这个BUG，否者设置无效，甚至会导致configure参数失败。
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标签：设置,编解码,KEY,关键帧,输出,MediaFormat,MediaCodec,Android
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