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FFmpeg 调用 Android MediaCodec 进行硬解码(附源码)

FFmpeg 在 3.1 版本之后支持调用平台硬件进行解码,也就是说可以通过 FFmpeg 的 C 代码去调用 Android 上的 MediaCodec 了。

在官网上有对应说明,地址如下:

trac.ffmpeg.org/wiki/HWAcce…

image.png

从图中可以看到,不仅仅是 Android 上支持 MediaCodec,iOS 上也支持 VideoToolbox,连 Windows 上的 Direct3D 11 都有支持了。

注意:Android MediaCodec 目前仅支持解码,还不支持编码呢。

不过,为了验证是否可行,做个简单的演示,最后会有完整的的代码给出。

首先是 FFmpeg 的编译。它的编译有很多开关选项,要确保打开了 mediacodec 相关的选项,具体如下:

 --enable-mediacodec --enable-decoder=h264_mediacodec --enable-decoder=hevc_mediacodec --enable-decoder=mpeg4_mediacodec --enable-hwaccel=h264_mediacodec 复制代码

可以看出 mediacodec 支持的编码格式有 h264、hevc、mpeg4 三种可选,不在范围内的就还是考虑软解吧。

关于如何编译,就不详细阐述了,后面再专门写一篇来介绍

编译出对应的 so 之后,可以打印一下 AVCodec 支持的格式列表,看看有没有 mediacodec 。

具体代码如下:

 char info[40000] = {0}; AVCodec *c_temp = av_codec_next(NULL); while (c_temp != NULL) { if (c_temp->decode != NULL) { sprintf(info, "%s[Dec]", info); } else { sprintf(info, "%s[Enc]", info); } switch (c_temp->type) { case AVMEDIA_TYPE_VIDEO: sprintf(info, "%s[Video]", info); break; case AVMEDIA_TYPE_AUDIO: sprintf(info, "%s[Audio]", info); break; default: sprintf(info, "%s[Other]", info); break; } sprintf(info, "%s %10s\n", info, c_temp->name); c_temp = c_temp->next; } 复制代码

通过 AVCodec 的 next 指针进行遍历,然后打印出结果,看到下面的内容说明编译成功了。

image.png

支持的格式里面已经有了 h264_mediacodec 和 mpeg4_mediacodec 了。


接下来就进行解码了。关于 FFmpeg 解码的 API 调用,在公众号以前发布的文章中说过多次,就不详细讲解流程了,简单概况一下:

  1. 首先通过 avformat_open_input 方法打开文件,得到 AVFormatContext 。

  2. 然后通过 avformat_find_stream_info 查找文件的视频流信息。

  3. 得到文件相关信息和视频流信息,主要还是为了得到编码格式信息,然后好找到对应的解码器。也可以通过 avcodec_find_decoder_by_name 方法直接找具体的解码器。

  4. 有了解码器就可以创建解码上下文 AVCodecContext,并通过 avcodec_open2 方法打开解码器

  5. 然后通过 av_read_frame 读取文件的内容好进行下一步的解码。

  6. 接下来就是熟悉的 avcodec_send_packet 发送给解码器,avcodec_receive_frame 从解码器取回解码后的数据。

重点讲解一下调用硬件解码和普通解码的一些区别:

第一步是要在 so 加载的 JNI_OnLoad 方法中将 JavaVM 设置给 FFmpeg 。

 jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *res) { av_jni_set_java_vm(vm, 0); return JNI_VERSION_1_4; } 复制代码

缺少这一步就不能反射调用 Java 方法了。


接下来还是判断硬件解码类型支不支持,上面是通过 AVCodec 来判断的,实际上 FFmpeg 都给出了硬件类型的定义,在 AVHWDeviceType 枚举变量中。

 enum AVHWDeviceType { AV_HWDEVICE_TYPE_NONE, AV_HWDEVICE_TYPE_VDPAU, AV_HWDEVICE_TYPE_CUDA, AV_HWDEVICE_TYPE_VAAPI, AV_HWDEVICE_TYPE_DXVA2, AV_HWDEVICE_TYPE_QSV, AV_HWDEVICE_TYPE_VIDEOTOOLBOX, AV_HWDEVICE_TYPE_D3D11VA, AV_HWDEVICE_TYPE_DRM, AV_HWDEVICE_TYPE_OPENCL, AV_HWDEVICE_TYPE_MEDIACODEC, AV_HWDEVICE_TYPE_VULKAN, }; 复制代码

通过 av_hwdevice_get_type_name 方法可以将这些枚举值转换成对应的字符串,比如 AV_HWDEVICE_TYPE_MEDIACODEC 对应的字符串就是 mediacodec ,其实在源码里面也是有的:

 static const char *const hw_type_names[] = { [AV_HWDEVICE_TYPE_CUDA] = "cuda", [AV_HWDEVICE_TYPE_DRM] = "drm", [AV_HWDEVICE_TYPE_DXVA2] = "dxva2", [AV_HWDEVICE_TYPE_D3D11VA] = "d3d11va", [AV_HWDEVICE_TYPE_OPENCL] = "opencl", [AV_HWDEVICE_TYPE_QSV] = "qsv", [AV_HWDEVICE_TYPE_VAAPI] = "vaapi", [AV_HWDEVICE_TYPE_VDPAU] = "vdpau", [AV_HWDEVICE_TYPE_VIDEOTOOLBOX] = "videotoolbox", [AV_HWDEVICE_TYPE_MEDIACODEC] = "mediacodec", [AV_HWDEVICE_TYPE_VULKAN] = "vulkan", }; 复制代码

和遍历 AVCodec 一样,也要遍历 FFmpeg 是否支持 mediacodec 。

 type = av_hwdevice_find_type_by_name(mediacodec); if (type == AV_HWDEVICE_TYPE_NONE) { LOGE("Device type %s is not supported.\n", mediacodec); LOGE("Available device types:"); while((type = av_hwdevice_iterate_types(type)) != AV_HWDEVICE_TYPE_NONE) LOGE(" %s", av_hwdevice_get_type_name(type)); LOGE("\n"); return -1; } 复制代码

确定支持 mediacodec ,那么解码就可以用了。前面提到,获取文件信息主要是为了打开解码器的,但比如文件编码格式的 H.264 ,而支持 H.264 的解码器除了软解,还有 mediacodec 要怎么选择呢?

为了方便,直接 avcodec_find_decoder_by_name 找到 mediacodec 的解码器就行。

 if (!(decoder = avcodec_find_decoder_by_name("h264_mediacodec"))) { LOGE("avcodec_find_decoder_by_name failed.\n"); return -1; } 复制代码

找到解码器之后,还要得到该解码器的一些配置信息,比如解码出的格式是什么样子的?mediacodec 解码就是 NV21 这种。

 for (i = 0;; i++) { // 解码器的配置 const AVCodecHWConfig *config = avcodec_get_hw_config(decoder, i); if (!config) { LOGE("Decoder %s does not support device type %s.\n", decoder->name, av_hwdevice_get_type_name(type)); return -1; } if (config->methods & AV_CODEC_HW_CONFIG_METHOD_HW_DEVICE_CTX && config->device_type == type) { // 硬解的格式 hw_pix_fmt = config->pix_fmt; break; } } 复制代码

目前 mediacodec 解码还只有 buffer 模式,没有直接解纹理的那种。

接下来就是给解码上下文 AVCodecContext 添加一些硬件解码的上下文。

 static int hw_decoder_init(AVCodecContext *ctx, const enum AVHWDeviceType type) { int err = 0; if ((err = av_hwdevice_ctx_create(&hw_device_ctx, type, NULL, NULL, 0)) < 0) { LOGE("Failed to create specified HW device.\n"); return err; } // 硬解解码的上下文 ctx->hw_device_ctx = av_buffer_ref(hw_device_ctx); return err; } 复制代码

完成了这一系列操作之后,就是正常的解码了,拿到解码后的 AVFrame 内容。

如果 AVFrame 格式和硬件解码的配置格式一样,那么要用 av_hwframe_transfer_data 方法将它做一下转换,转成正常的 YUV 格式。

 if (frame->format == hw_pix_fmt) { /* retrieve data from GPU to CPU */ if ((ret = av_hwframe_transfer_data(sw_frame, frame, 0)) < 0) { LOGE("Error transferring the data to system memory\n"); goto fail; } tmp_frame = sw_frame; } else tmp_frame = frame; 复制代码

等完成这一些操作之后,就已经解码成功了,实际运行也是 OK 的。



作者:glumes
链接:https://juejin.cn/post/7020591304543305758

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