android音视频开发知识分享

Android音视频开发是Android开发中的重要领域之一，主要涉及到视频采集、编码、传输、解码、渲染等方面。在这里，我们将从原理和详细介绍两个方面来分享Android音视频开发的知识。

一、原理

1.视频采集

在Android系统中，我们可以通过Camera类来实现视频的采集。Camera类是Android提供的一个API，它可以访问设备上的摄像头，获取摄像头的数据流。在视频采集过程中，摄像头通过预览画面来捕捉图像，然后将图像数据传给Camera类，最终经过编码后输出。

2.视频编码

视频编码是将捕获的视频数据流转换为压缩格式的过程。在Android系统中，常用的视频编码器包括H.264和VP8。H.264是一种高效的视频编码标准，被广泛应用于网络视频传输、视频会议、监控等领域。VP8是一种免费的、开源的视频编码格式，由谷歌推出，用于WebM视频格式。

3.视频传输

在视频传输过程中，常用的协议包括RTP/RTCP、RTSP等。RTP/RTCP是实时传输协议/实时传输控制协议，用于在网络上实时传输音视频数据。RTSP是实时流传输协议，用于控制媒体服务器和客户端之间的流媒体数据传输。

4.视频解码

视频解码是将压缩格式的视频数据流转换为可视化的过程。在Android系统中，常用的视频解码器包括H.264和VP8。视频解码器将压缩格式的视频数据流解码成原始的视频数据，然后交给渲染器进行渲染显示。

5.视频渲染

视频渲染是将解码后的原始视频数据转换为可视化的过程。在Android系统中，我们可以使用SurfaceView、TextureView、GLSurfaceView等控件来实现视频的渲染。其中，SurfaceView是Android提供的一个控件，可以直接在屏幕上显示视频画面，而TextureView和GLSurfaceView则是使用OpenGL ES来实现视频的渲染。

二、详细介绍

1.视频采集

视频采集是将摄像头捕获的图像数据转换为视频数据流的过程。在Android系统中，我们可以通过Camera类来实现视频的采集。下面是一个简单的视频采集示例：

```

public class CameraPreview extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Camera.PreviewCallback {

private SurfaceHolder mHolder;

private Camera mCamera;

public CameraPreview(Context context, Camera camera) {

super(context);

mCamera = camera;

mHolder = getHolder();

mHolder.addCallback(this);

mHolder.setType(SurfaceHolder.SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS);

}

@Override

public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {

try {

mCamera.setPreviewDisplay(holder);

mCamera.startPreview();

} catch (IOException e) {

Log.d("CameraPreview", "Error setting camera preview: " + e.getMessage());

}

}

@Override

public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

if (mHolder.getSurface() == null) {

return;

}

try {

mCamera.stopPreview();

} catch (Exception e) {

Log.d("CameraPreview", "Error stopping camera preview: " + e.getMessage());

}

try {

mCamera.setPreviewDisplay(mHolder);

mCamera.setPreviewCallback(this);

mCamera.startPreview();

} catch (Exception e) {

Log.d("CameraPreview", "Error starting camera preview: " + e.getMessage());

}

}

@Override

public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {

mCamera.stopPreview();

mCamera.release();

}

@Override

public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {

// do something with the preview data

}

}

```

在上述代码中，我们创建了一个CameraPreview类，它继承自SurfaceView，并实现了SurfaceHolder.Callback和Camera.PreviewCallback接口。在surfaceCreated()方法中，我们将Camera对象与SurfaceHolder对象绑定，然后调用startPreview()方法开始预览。在surfaceChanged()方法中，我们可以对预览画面进行参数设置，例如设置预览画面的大小、格式等。在onPreviewFrame()方法中，我们可以对捕获的视频数据进行处理。

2.视频编码

视频编码是将捕获的视频数据流转换为压缩格式的过程。在Android系统中，常用的视频编码器包括H.264和VP8。下面是一个使用H.264编码器进行视频编码的示例：

```

public class VideoEncoder {

private MediaCodec mEncoder;

private MediaFormat mFormat;

private ByteBuffer[] mInputBuffers;

private ByteBuffer[] mOutputBuffers;

private boolean mIsEncoding;

public VideoEncoder(int width, int height, int bitrate, int fps) throws IOException {

mEncoder = MediaCodec.createEncoderByType("video/avc");

mFormat = MediaFormat.createVideoFormat("video/avc", width, height);

mFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_BIT_RATE, bitrate);

mFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_FRAME_RATE, fps);

mFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_COLOR_FORMAT, MediaCodecInfo.CodecCapabilities.COLOR_FormatYUV420SemiPlanar);

mFormat.setInteger(MediaFormat.KEY_I_FRAME_INTERVAL, 1);

mEncoder.configure(mFormat, null, null, MediaCodec.CONFIGURE_FLAG_ENCODE);

mEncoder.start();

mInputBuffers = mEncoder.getInputBuffers();

mOutputBuffers = mEncoder.getOutputBuffers();

mIsEncoding = true;

}

public void stop() {

mIsEncoding = false;

mEncoder.stop();

mEncoder.release();

}

public void encode(byte[] data) {

if (!mIsEncoding) {

return;

}

int inputBufferIndex = mEncoder.dequeueInputBuffer(-1);

if (inputBufferIndex >= 0) {

ByteBuffer inputBuffer = mInputBuffers[inputBufferIndex];

inputBuffer.clear();

inputBuffer.put(data);

mEncoder.queueInputBuffer(inputBufferIndex, 0, data.length, System.currentTimeMillis(), 0);

}

MediaCodec.BufferInfo bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();

int outputBufferIndex = mEncoder.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, 0);

while (outputBufferIndex >= 0) {

ByteBuffer outputBuffer = mOutputBuffers[outputBufferIndex];

// do something with the encoded video data

mEncoder.releaseOutputBuffer(outputBufferIndex, false);

outputBufferIndex = mEncoder.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, 0);

}

}

}

```

在上述代码中，我们创建了一个VideoEncoder类，它通过MediaCodec类来实现视频的编码。在构造函数中，我们使用MediaCodec.createEncoderByType()方法创建一个H.264编码器，然后设置编码器的参数，例如视频的宽度、高度、比特率、帧率等。在encode()方法中，我们将捕获的视频数据放入到编码器的输入缓冲区中，然后等待编码器的输出缓冲区中有数据输出。

3.视频传输

视频传输是将视频数据流通过网络传输到接收端的过程。在Android系统中，常用的协议包括RTP/RTCP、RTSP等。下面是一个使用RTP/RTCP协议进行视频传输的示例：

```

public class VideoSender implements Runnable {

private DatagramSocket mSocket;

private InetAddress mAddress;

private int mPort;

private VideoEncoder mEncoder;

public VideoSender(String address, int port, VideoEncoder encoder) throws SocketException, UnknownHostException {

mSocket = new DatagramSocket();

mAddress = InetAddress.getByName(address);

mPort = port;

mEncoder = encoder;

}

@Override

public void run() {

while (true) {

byte[] data = // get encoded video data

DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, mAddress, mPort);

mSocket.send(packet);

}

}

}

```

在上述代码中，我们创建了一个VideoSender类，它通过DatagramSocket类来实现视频的传输。在构造函数中，我们设置了目标地址和端口号，然后将视频编码器传入。在run()方法中，我们不断地从视频编码器中获取编码后的视频数据，然后将数据通过DatagramPacket类打包成UDP数据包，最终通过DatagramSocket类发送出去。

4.视频解码

视频解码是将压缩格式的视频数据流转换为可视化的过程。在Android系统中，常用的视频解码器包括H.264和VP8。下面是一个使用H.264解码器进行视频解码的示例：

```

public class VideoDecoder {

private MediaCodec mDecoder;

private ByteBuffer[] mInputBuffers;

private ByteBuffer[] mOutputBuffers;

private boolean mIsDecoding;

public VideoDecoder(Surface surface, int width, int height) throws IOException {

mDecoder = MediaCodec.createDecoderByType("video/avc");

MediaFormat format = MediaFormat.createVideoFormat("video/avc", width, height);

mDecoder.configure(format, surface, null, 0);

mDecoder.start();

mInputBuffers = mDecoder.getInputBuffers();

mOutputBuffers = mDecoder.getOutputBuffers();

mIsDecoding = true;

}

public void stop() {

mIsDecoding = false;

mDecoder.stop();

mDecoder.release();

}

public void decode(byte[] data) {

if (!mIsDecoding) {

return;

}

int inputBufferIndex = mDecoder.dequeueInputBuffer(-1);

if (inputBufferIndex >= 0) {

ByteBuffer inputBuffer = mInputBuffers[inputBufferIndex];

inputBuffer.clear();

inputBuffer.put(data);

mDecoder.queueInputBuffer(inputBufferIndex, 0, data.length, System.currentTimeMillis(), 0);

}

MediaCodec.BufferInfo bufferInfo = new MediaCodec.BufferInfo();

int outputBufferIndex = mDecoder.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, 0);

while (outputBufferIndex >= 0) {

ByteBuffer outputBuffer = mOutputBuffers[outputBufferIndex];

// render the decoded video data

mDecoder.releaseOutputBuffer(outputBufferIndex, true);

outputBufferIndex = mDecoder.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, 0);

}

}

}

```

在上述代码中，我们创建了一个VideoDecoder类，它通过MediaCodec类来实现视频的解码。在构造函数中，我们创建一个H.264解码器，并设置解码器的参数，例如视频的宽度、高度等。在decode()方法中，我们将压缩格式的视频数据放入到解码器的输入缓冲区中，然后等待解码器的输出缓冲区中有数据输出。

5.视频渲染

视频渲染是将解码后的原始视频数据转换为可视化的过程。在Android系统中，我们可以使用SurfaceView、TextureView、GLSurfaceView等控件来实现视频的渲染。下面是一个使用SurfaceView进行视频渲染的示例：

```

public class VideoRenderer implements SurfaceHolder.Callback {

private SurfaceHolder mHolder;

private VideoDecoder mDecoder;

public VideoRenderer(SurfaceView surfaceView, VideoDecoder decoder) {

mHolder = surfaceView.getHolder();

mHolder.addCallback(this);

mDecoder = decoder;

}

@Override

public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {

// do something when the surface is created

}

@Override

public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

// do something when the surface is changed

}

@Override

public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {

// do something when the surface is destroyed

}

public void render(byte[] data) {

Canvas canvas = mHolder.lockCanvas();

// do something with the raw video data

mHolder.unlockCanvasAndPost(canvas);

}

}

```

在上述代码中，我们创建了一个VideoRenderer类，它继承自SurfaceHolder.Callback接口，并实现了SurfaceHolder.Callback接口的三个方法。在构造函数中，我们将SurfaceView对象与VideoDecoder对象传入，并将SurfaceHolder对象设置为回调接口。在render()方法中，我们可以通过Canvas类将解码后的原始视频数据进行渲染。最后，我们通过SurfaceHolder.unlockCanvasAndPost()方法将渲染后的视频数据显示在SurfaceView上。