深入探究Android MediaCodec

一、MediaCodec簡介

MediaCodec是Android平台內置的一個高性能、低延遲、多功能的多媒體編解碼器，通過它可以實現對本地視頻和音頻的解碼、編碼和處理，同時支持實時流媒體傳輸。

MediaCodec相比於Android SDK中的MediaPlayer和VideoView等API，更加靈活，提供了更多的控制和配置能力，適合業務場景較為特殊，需要高效低延遲的視頻和音頻方案的開發。

下面將從MediaCodec的使用、調優以及在特定場景下的應用等幾個方面進行詳細介紹。

二、MediaCodec的使用

MediaCodec使用主要分為三個部分：初始化、配置和處理。

1. 初始化

MediaCodec對象的初始化主要通過以下幾個步驟：

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代表需要編解碼的格式，常見的有video/avc和audio/aac等。

另外，由於MediaCodec無法直接操作數據源，需要與MediaMuxer或Surface互相配合完成音視頻編解碼的工作，這裡以Surface為例進行說明。

2. 配置Surface

配置Surface主要分為以下幾個步驟：

codec.setInputSurface(mSurface);

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

其中，eglSetup()函數用於初始化EGL環境和OpenGL上下文，並將OpenGL渲染結果輸出到Surface上。

配置完成後，通過SurfaceTexture將MediaPlayer或Camera等產生的YUV數據流輸入到MediaCodec中進行編碼。

3. 處理數據

數據處理是MediaCodec的核心部分，在這一過程中，MediaCodec能夠完成對音視頻數據的編碼和解碼，以及對音視頻數據進行濾鏡、特效等的處理。

數據處理主要分為以下幾個步驟：

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

    // 將SurfaceTexture中的YUV數據流寫入到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];
    // 對輸出數據進行處理，寫入到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，第一個while循環從inputBuffer中取出待處理的數據，並將其壓入編碼器的輸入流中，第二個while循環則獲取編碼後的數據，並做進一步的處理。

三、MediaCodec的調優

為了提高MediaCodec的性能，特別是在高解析度、高質量、高幀率情況下，需要對其進行一定的調優。

1. 參數調優

在使用MediaCodec時，需要關注兩個重要參數：碼率和幀率。

對於碼率的設置，需要根據業務需求和設備硬體特性來進行調整。過高的碼率會造成視頻數據過大、卡頓等問題，而過低的碼率則會導致畫質模糊、碼流不穩定等問題。

對於幀率的設置，一般建議參照設備的硬體特性進行調整。對於較老的設備，設置較低的幀率可以降低硬體佔用率；而對於高性能設備，則可以適當提高幀率以獲得更好的視覺效果。

2. 視頻解析度調優

解析度較高的視頻通常會佔用更多的硬體資源，因此在使用MediaCodec時，需要根據設備硬體特性和業務需求來進行解析度的調整。

如果視頻的解析度過高，可以通過減小解析度來達到減少硬體資源佔用的目的。另外，為了防止視頻畫面失真，同時也為了保證用戶體驗，可以設置解析度的縮放比，縮小畫面區域。

四、MediaCodec在特定場景下的應用

1. 視頻直播應用

在視頻直播場景下，使用MediaCodec可以極大地提升視頻的傳輸效率和用戶觀看體驗。

在直播場景下，需要對視頻進行實時的編碼和解碼。為了滿足這個需求，可以選擇使用Surface和SurfaceTexture實現對視頻數據的採集和渲染，並藉助MediaCodec對視頻數據進行編解碼。

2. 視頻會議應用

在視頻會議場景下，不僅需要高清、流暢的視頻傳輸，還需要低延遲、穩定的網路傳輸。

對於視頻傳輸，可以使用MediaCodec進行視頻的編解碼和處理。同時，為了更好地處理網路傳輸的數據，可以使用UDP協議替代TCP協議進行數據傳輸，以提供更低的延遲和更高的傳輸效率。

總結

本文對Android MediaCodec進行了詳細的介紹，從MediaCodec的使用、調優以及在特定場景下的應用等幾個方面進行了闡述。

MediaCodec作為一種高效、靈活、多功能的多媒體編解碼器，對於開發高清、流暢、穩定的視頻和音頻應用具有重要的意義。