深入探究Android MediaCodec

一、MediaCodec简介

MediaCodec是Android平台内置的一个高性能、低延迟、多功能的多媒体编解码器，通过它可以实现对本地视频和音频的解码、编码和处理，同时支持实时流媒体传输。

MediaCodec相比于Android SDK中的MediaPlayer和VideoView等API，更加灵活，提供了更多的控制和配置能力，适合业务场景较为特殊，需要高效低延迟的视频和音频方案的开发。

下面将从MediaCodec的使用、调优以及在特定场景下的应用等几个方面进行详细介绍。

二、MediaCodec的使用

MediaCodec使用主要分为三个部分：初始化、配置和处理。

1. 初始化

MediaCodec对象的初始化主要通过以下几个步骤：

MediaFormat format = MediaFormat.createVideoFormat(MIME_TYPE, frameWidth, frameHeight);
int colorFormat = MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatSurface;
format.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT, colorFormat);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, bitRate);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, frameRate);
format.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, iframeInterval);

MediaCodec codec = MediaCodec.createEncoderByType(MIME_TYPE);
codec.configure(format, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);
codec.start();

其中，MIME_TYPE代表需要编解码的格式，常见的有video/avc和audio/aac等。

另外，由于MediaCodec无法直接操作数据源，需要与MediaMuxer或Surface互相配合完成音视频编解码的工作，这里以Surface为例进行说明。

2. 配置Surface

配置Surface主要分为以下几个步骤：

codec.setInputSurface(mSurface);

eglSetup();
mInputSurface = mEGLCore.createWindowSurface(mSurface);
mInputSurface.makeCurrent();
// 渲染
mInputSurface.swapBuffers();

其中，eglSetup()函数用于初始化EGL环境和OpenGL上下文，并将OpenGL渲染结果输出到Surface上。

配置完成后，通过SurfaceTexture将MediaPlayer或Camera等产生的YUV数据流输入到MediaCodec中进行编码。

3. 处理数据

数据处理是MediaCodec的核心部分，在这一过程中，MediaCodec能够完成对音视频数据的编码和解码，以及对音视频数据进行滤镜、特效等的处理。

数据处理主要分为以下几个步骤：

ByteBuffer[] inputBuffers = codec.getInputBuffers();
ByteBuffer[] outputBuffers = codec.getOutputBuffers();
int inputBufferIndex = codec.dequeueInputBuffer(TIMEOUT_US);
if (inputBufferIndex >= 0) {
    ByteBuffer inputBuffer = inputBuffers[inputBufferIndex];
    inputBuffer.clear();

    // 将SurfaceTexture中的YUV数据流写入到inputBuffer中
    int size = mSurfaceTexture.updateTexImage();
    float[] transform = new float[16];
    mSurfaceTexture.getTransformMatrix(transform);
    codec.queueInputBuffer(inputBufferIndex, 0, size, presentationTimeUs, 0);
}

MediaCodec.BufferInfo bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();
int outputBufferIndex = codec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, TIMEOUT_US);
while (outputBufferIndex >= 0) {
    ByteBuffer outputBuffer = outputBuffers[outputBufferIndex];
    // 对输出数据进行处理，写入到SurfaceTexture中
    mInputSurface.makeCurrent();
    mMediaPlayerGLRenderer.drawFrame(outputBuffer, bufferInfo.offset, bufferInfo.size, bufferInfo.presentationTimeUs);
    mInputSurface.setPresentationTime(bufferInfo.presentationTimeUs * 1000);
    mInputSurface.swapBuffers();

    codec.releaseOutputBuffer(outputBufferIndex, false);
    outputBufferIndex = codec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, TIMEOUT_US);
}

其中，第一个while循环从inputBuffer中取出待处理的数据，并将其压入编码器的输入流中，第二个while循环则获取编码后的数据，并做进一步的处理。

三、MediaCodec的调优

为了提高MediaCodec的性能，特别是在高分辨率、高质量、高帧率情况下，需要对其进行一定的调优。

1. 参数调优

在使用MediaCodec时，需要关注两个重要参数：码率和帧率。

对于码率的设置，需要根据业务需求和设备硬件特性来进行调整。过高的码率会造成视频数据过大、卡顿等问题，而过低的码率则会导致画质模糊、码流不稳定等问题。

对于帧率的设置，一般建议参照设备的硬件特性进行调整。对于较老的设备，设置较低的帧率可以降低硬件占用率；而对于高性能设备，则可以适当提高帧率以获得更好的视觉效果。

2. 视频分辨率调优

分辨率较高的视频通常会占用更多的硬件资源，因此在使用MediaCodec时，需要根据设备硬件特性和业务需求来进行分辨率的调整。

如果视频的分辨率过高，可以通过减小分辨率来达到减少硬件资源占用的目的。另外，为了防止视频画面失真，同时也为了保证用户体验，可以设置分辨率的缩放比，缩小画面区域。

四、MediaCodec在特定场景下的应用

1. 视频直播应用

在视频直播场景下，使用MediaCodec可以极大地提升视频的传输效率和用户观看体验。

在直播场景下，需要对视频进行实时的编码和解码。为了满足这个需求，可以选择使用Surface和SurfaceTexture实现对视频数据的采集和渲染，并借助MediaCodec对视频数据进行编解码。

2. 视频会议应用

在视频会议场景下，不仅需要高清、流畅的视频传输，还需要低延迟、稳定的网络传输。

对于视频传输，可以使用MediaCodec进行视频的编解码和处理。同时，为了更好地处理网络传输的数据，可以使用UDP协议替代TCP协议进行数据传输，以提供更低的延迟和更高的传输效率。

总结

本文对Android MediaCodec进行了详细的介绍，从MediaCodec的使用、调优以及在特定场景下的应用等几个方面进行了阐述。

MediaCodec作为一种高效、灵活、多功能的多媒体编解码器，对于开发高清、流畅、稳定的视频和音频应用具有重要的意义。