【Android 音視頻開發打怪升級：音視頻硬解碼篇】四、音視頻解封和封裝：生成一個MP4

【聲明】

首先，這一系列文章均基於自己的理解和實踐，可能有不對的地方，歡迎大家指正。
其次，這是一個入門系列，涉及的知識也僅限於夠用，深入的知識網上也有許許多多的博文供大家學習了。
最後，寫文章過程中，會借鑑參考其他人分享的文章，會在文章最後列出，感謝這些作者的分享。

碼字不易，轉載請註明出處！

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本文你可以瞭解到

本文主要講解音視頻的解封和封裝過程，但不涉及音視頻的編解碼，涉及到音視頻編解碼的完整流程，將在下一篇章講解完OpenGL後。主要是對音視頻的重新封裝有個基本瞭解。

一、音視頻解封

在本篇章的第二篇文章【音視頻硬解碼流程】，已經講過，Android使用的是MediaExtractor對音視頻數據流進行解封。這裏，我們簡單再過一遍。

第一步，初始化MediaExtractor

init {
    mExtractor = MediaExtractor()
    mExtractor?.setDataSource(path)
}

第二步，獲取音頻或視頻的格式

/**
 * 獲取視頻格式參數
 */
fun getVideoFormat(): MediaFormat? {
    for (i in 0 until mExtractor!!.trackCount) {
        val mediaFormat = mExtractor!!.getTrackFormat(i)
        val mime = mediaFormat.getString(MediaFormat.KEY_MIME)
        if (mime.startsWith("video/")) {
            mVideoTrack = i
            break
        }
    }
    return if (mVideoTrack >= 0)
        mExtractor!!.getTrackFormat(mVideoTrack)
    else null
}

/**
 * 獲取音頻格式參數
 */
fun getAudioFormat(): MediaFormat? {
    for (i in 0 until mExtractor!!.trackCount) {
        val mediaFormat = mExtractor!!.getTrackFormat(i)
        val mime = mediaFormat.getString(MediaFormat.KEY_MIME)
        if (mime.startsWith("audio/")) {
            mAudioTrack = i
            break
        }
    }
    return if (mAudioTrack >= 0) {
        mExtractor!!.getTrackFormat(mAudioTrack)
    } else null
}

第三步，讀取（分離）音視頻數據

/**
 * 讀取音視頻數據
 */
fun readBuffer(byteBuffer: ByteBuffer): Int {
    byteBuffer.clear()
    selectSourceTrack()
    var readSampleCount = mExtractor!!.readSampleData(byteBuffer, 0)
    if (readSampleCount < 0) {
        return -1
    }
    //記錄當前幀的時間戳
    mCurSampleTime = mExtractor!!.sampleTime
    //進入下一幀
    mExtractor!!.advance()
    return readSampleCount
}

/**
 * 選擇通道
 */
private fun selectSourceTrack() {
    if (mVideoTrack >= 0) {
        mExtractor!!.selectTrack(mVideoTrack)
    } else if (mAudioTrack >= 0) {
        mExtractor!!.selectTrack(mAudioTrack)
    }
}

二、音視頻封裝

Android原生提供了一個封裝器MediaMuxer，用於將已經編碼好的音視頻流數據封裝到指定格式的文件中，MediaMuxer支持MP4、Webm、3GP三種封裝格式。一般使用MP4格式。

使用也比較簡單，同樣分爲幾個步驟：

第一步，初始化


class MMuxer {
    private val TAG = "MMuxer"

    private var mPath: String

    private var mMediaMuxer: MediaMuxer? = null

    private var mVideoTrackIndex = -1
    private var mAudioTrackIndex = -1

    private var mIsAudioTrackAdd = false
    private var mIsVideoTrackAdd = false

    private var mIsStart = false

    init {
        val fileName = "LVideo_" + SimpleDateFormat("yyyyMM_dd-HHmmss").format(Date()) + ".mp4"
        val filePath = Environment.getExternalStorageDirectory().absolutePath.toString() + "/"
        mPath = filePath + fileName
        mMediaMuxer = MediaMuxer(mPath, MediaMuxer.OutputFormat.MUXER_OUTPUT_MPEG_4)
    }
    
    //......
}

這裏指定了視頻並保存路徑和保存的格式。

第二步，添加音視頻軌道，設置音視頻數據流格式，並啓動封裝器

class MMuxer {

    //......
    
    fun addVideoTrack(mediaFormat: MediaFormat) {
        if (mMediaMuxer != null) {
            mVideoTrackIndex = try {
                mMediaMuxer!!.addTrack(mediaFormat)
            } catch (e: Exception) {
                e.printStackTrace()
                return
            }
            mIsVideoTrackAdd = true
            startMuxer()
        }
    }

    fun addAudioTrack(mediaFormat: MediaFormat) {
        if (mMediaMuxer != null) {
            mAudioTrackIndex = try {
                mMediaMuxer!!.addTrack(mediaFormat)
            } catch (e: Exception) {
                e.printStackTrace()
                return
            }
            mIsAudioTrackAdd = true
            startMuxer()
        }
    }
    
    /**
     *忽略音頻軌道
     */
    fun setNoAudio() {
        if (mIsAudioTrackAdd) return
        mIsAudioTrackAdd = true
        startMuxer()
    }

    /**
     *忽略視頻軌道
     */
    fun setNoVideo() {
        if (mIsVideoTrackAdd) return
        mIsVideoTrackAdd = true
        startMuxer()
    }
    
    private fun startMuxer() {
        if (mIsAudioTrackAdd && mIsVideoTrackAdd) {
            mMediaMuxer?.start()
            mIsStart = true
            Log.i(TAG, "啓動混合器，等待數據輸入...")
        }
    }

    
    //......
}

在開啓封裝器前，首先需要設置音視頻對應的數據格式，這個格式來源於音視頻解封獲取的那個MediaFormat，即

MMExtractor#getVideoFormat()

MMExtractor#getAudioFormat()

通過mMediaMuxer!!.addTrack(mediaFormat)後，會返回音視頻數據對應的軌道索引，用於封裝數據時，將數據寫到正確的數據軌道中。

最後，判斷音視頻軌道是否都已經配置完畢，啓動封裝器。

第三步，寫入數據，也很簡單，將解封得到的數據寫入即可。

class MMuexer {
    
    //......
    
    fun writeVideoData(byteBuffer: ByteBuffer, bufferInfo: MediaCodec.BufferInfo) {
        if (mIsStart) {
            mMediaMuxer?.writeSampleData(mVideoTrackIndex, byteBuffer, bufferInfo)
        }
    }

    fun writeAudioData(byteBuffer: ByteBuffer, bufferInfo: MediaCodec.BufferInfo) {
        if (mIsStart) {
            mMediaMuxer?.writeSampleData(mAudioTrackIndex, byteBuffer, bufferInfo)
        }
    }
    
    //......
}

第四步，釋放封裝器，完成封裝過程

這一步非常重要，必須要釋放之後，才能生成可用的完整的MP4文件

class MMuxer {

    //......
    
    fun release() {
        mIsAudioTrackAdd = false
        mIsVideoTrackAdd = false
        try {
            mMediaMuxer?.stop()
            mMediaMuxer?.release()
            mMediaMuxer = null
            Log.i(TAG, "混合器退出...")
        } catch (e: Exception) {
            e.printStackTrace()
        }
    }
    
    //......
}

三、整合解封和封裝流程

通過上面兩個步驟，就已經完成了最基本的工具封裝，接下來只需要將它們整合起來就可以了。

新建一個重打包類MP4Repack


class MP4Repack(path: String) {

    private val TAG = "MP4Repack"

    //初始化音視頻分離器
    private val mAExtractor: AudioExtractor = AudioExtractor(path)
    private val mVExtractor: VideoExtractor = VideoExtractor(path)
    
    //初始化封裝器
    private val mMuxer: MMuxer = MMuxer()

    /**
     *啓動重封裝
     */
    fun start() {
        val audioFormat = mAExtractor.getFormat()
        val videoFormat = mVExtractor.getFormat()

        //判斷是否有音頻數據，沒有音頻數據則告訴封裝器，忽略音頻軌道
        if (audioFormat != null) {
            mMuxer.addAudioTrack(audioFormat)
        } else {
            mMuxer.setNoAudio()
        }
        //判斷是否有視頻數據，沒有音頻數據則告訴封裝器，忽略視頻軌道
        if (videoFormat != null) {
            mMuxer.addVideoTrack(videoFormat)
        } else {
            mMuxer.setNoVideo()
        }

        //啓動線程
        Thread {
            val buffer = ByteBuffer.allocate(500 * 1024)
            val bufferInfo = MediaCodec.BufferInfo()
            
            //音頻數據分離和寫入
            if (audioFormat != null) {
                var size = mAExtractor.readBuffer(buffer)
                while (size > 0) {
                    bufferInfo.set(0, size, mAExtractor.getCurrentTimestamp(),
                                   mAExtractor.getSampleFlag())
                                   
                    mMuxer.writeAudioData(buffer, bufferInfo)
                    
                    size = mAExtractor.readBuffer(buffer)
                }
            }
            
            //視頻數據分離和寫入
            if (videoFormat != null) {
                var size = mVExtractor.readBuffer(buffer)
                while (size > 0) {
                    bufferInfo.set(0, size, mVExtractor.getCurrentTimestamp(),
                                   mVExtractor.getSampleFlag())
                                   
                    mMuxer.writeVideoData(buffer, bufferInfo)
                    
                    size = mVExtractor.readBuffer(buffer)
                }
            }
            mAExtractor.stop()
            mVExtractor.stop()
            mMuxer.release()
            Log.i(TAG, "MP4 重打包完成")
        }.start()
    }
}

首先，定義了音頻和視頻分離器，以及封裝器；

接着，判斷要重封裝的視頻是否包含有音視頻數據，沒有則忽略相應的軌道；

最後，啓動線程，開始解封和封裝，分爲兩部分：

音頻數據分離和寫入
視頻數據分離和寫入

其中有一個要注意的就是BufferInfo的參數

val bufferInfo = MediaCodec.BufferInfo()

bufferInfo.set(0, size, mVExtractor.getCurrentTimestamp(),
                mVExtractor.getSampleFlag())

第一個爲offset，一般爲0
第二個爲數據大小，就是Extractor提取的當前幀的數據大小
第三個爲當前幀對應的時間戳，這個時間戳非常重要，影響到視頻能不能正常播放，通過Extractor獲取
第四個爲當前幀類型，如視頻I/P/B幀，也可通過Extractor獲取

四、調用MediaRepack重封裝工具實現重封裝

調用就非常簡單了，如下：

private fun repack() {
    val path = Environment.getExternalStorageDirectory().absolutePath + "/mvtest_2.mp4"

    val repack = MP4Repack(path)
    repack.start()
}

到這裏，本篇章【音視頻硬解碼篇】系列文章就結束了，本系列共四篇文章，從【音視頻基礎知識介紹】->【Android音解碼流程】->【音視頻播放與同步】->【視頻解封與封裝】，比較全面的介紹了Android應用系統提供的硬解碼能力，實現音視頻的解碼。

接下來，將進入OpenGL渲染篇系列文章，將進一步介紹音視頻渲染、重編碼、封裝等內容，敬請關注。

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【Android 音視頻開發打怪升級：音視頻硬解碼篇】四、音視頻解封和封裝：生成一個MP4

【聲明】

目錄

一、Android音視頻硬解碼篇：

二、使用OpenGL渲染視頻畫面篇

三、Android FFmpeg音視頻解碼篇

本文你可以瞭解到

一、音視頻解封

二、音視頻封裝

三、整合解封和封裝流程

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