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利用FFmpeg玩转Android视频录制与压缩（一）章

来源：互联网 发布：java逆序输出语法 编辑：程序博客网 时间：2024/05/24 08:34

本文转载至：http://blog.csdn.net/mabeijianxi/article/details/63335722（）


说明：

本库1.0是在秒拍开源库上做的二次开发，2.0已经重写底层库，从C到Java全面开源，旨在开发简单好用高效的视频录制库。本篇文档只涉及Java层次逻辑，正在业余修炼c语言与JNI相关的东西，如果有幸写第二篇文章，那时将对其做更深入的剖析，如FFmpeg编译、JNI相关代码编写。ps:利用FFmpeg玩转Android视频录制与压缩（二）现已完成

效果图：


功能描述：

利用FFmpeg录制定制化的视频，并可对其定制化的压缩处理。如设置视频尺寸、设置码率、码率模式、帧率、视频质量等级、压缩速度等等，当然这些只是暂时的，后期会继续维护。

项目地址：

https://github.com/mabeijianxi/small-video-record.


原理讲解：

基本过程就是调用系统camera与AudioRecord得到视频和音频的byte回调，然后出入配置好参数FFmpeg，结束后得到目标视频。

1、配置Camera参数：

  • 首先我们录制的视频是竖着的，所以需要旋转90°（默认是横屏录制）：camera.setDisplayOrientation(90）； 然后设置显示控件：camera.setPreviewDisplay(mSurfaceHolder)； 帧率设置：这个参数是可传入的，但是每个摄像头所支持的大小是不一样的，所以你传入maxFrameRate我会再校验一遍，如果当前摄像头支持此帧率那么就使用，如果不支持那么就选择个最接近且小于它的，如果你值很小有可能还是找不到，这时就选择最小的一个，具体算法如下：
[java] view plain copy
print?
  1. List<Integer> rates = mParameters.getSupportedPreviewFrameRates();  
  2.       if (rates != null) {  
  3.           if (rates.contains(MAX_FRAME_RATE)) {  
  4.               mFrameRate = MAX_FRAME_RATE;  
  5.           } else {  
  6.               boolean findFrame = false;  
  7.               Collections.sort(rates);  
  8.               for (int i = rates.size() - 1; i >= 0; i–) {  
  9.                   if (rates.get(i) <= MAX_FRAME_RATE) {  
  10.                       mFrameRate = rates.get(i);  
  11.                       findFrame = true;  
  12.                       break;  
  13.                   }  
  14.               }  
  15.               if (!findFrame) {  
  16.                   mFrameRate = rates.get(0);  
  17.               }  
  18.           }  
  19.       }  
  20.       mParameters.setPreviewFrameRate(mFrameRate);  
     List<Integer> rates = mParameters.getSupportedPreviewFrameRates();        if (rates != null) {            if (rates.contains(MAX_FRAME_RATE)) {                mFrameRate = MAX_FRAME_RATE;            } else {                boolean findFrame = false;                Collections.sort(rates);                for (int i = rates.size() - 1; i >= 0; i--) {                    if (rates.get(i) <= MAX_FRAME_RATE) {                        mFrameRate = rates.get(i);                        findFrame = true;                        break;                    }                }                if (!findFrame) {                    mFrameRate = rates.get(0);                }            }        }        mParameters.setPreviewFrameRate(mFrameRate);

  • 摄像头输出尺寸设置：通过系统API mParameters.getSupportedPreviewSizes()可以得到当前摄像头所支持的尺寸，注意这里返回的Size里面其height对应的屏幕短边，width对应的是屏幕长边，也就是说我们也要校验传入的smallVideoWidth是否支持，当然smallVideoHeight不需要校验，因为是小视频，我们到时候说不定还会剪切掉一部分，校验完成即可得到传入的smallVideoWidth所对应的且摄像头所支持的对应高度，把这个宽高设置上即可。常见的smallVideoWidth 有480、720、1080等等。具体如下：
    [java] view plain copy
     print?
    1. boolean findWidth = false;  
    2.       for (int i = mSupportedPreviewSizes.size() - 1; i >= 0; i–) {  
    3.           Size size = mSupportedPreviewSizes.get(i);  
    4.           if (size.height == SMALL_VIDEO_WIDTH) {  
    5.             mSupportedPreviewWidth = size.width;  
    6.                findWidth = true;  
    7.                break;  
    8.           }  
    9.       }  
    10.       if (!findWidth) {  
    11.           Log.e(getClass().getSimpleName(), ”传入高度不支持或未找到对应宽度,请按照要求重新设置，否则会出现一些严重问题”);  
    12.           mSupportedPreviewWidth = 640;  
    13.           SMALL_VIDEO_WIDTH = 480;  
    14.           SMALL_VIDEO_HEIGHT = 360;  
    15.       }  
    16.       mParameters.setPreviewSize(mSupportedPreviewWidth, SMALL_VIDEO_WIDTH);  
         boolean findWidth = false;        for (int i = mSupportedPreviewSizes.size() - 1; i >= 0; i--) {            Size size = mSupportedPreviewSizes.get(i);            if (size.height == SMALL_VIDEO_WIDTH) {                    mSupportedPreviewWidth = size.width;                 findWidth = true;                 break;            }        }        if (!findWidth) {            Log.e(getClass().getSimpleName(), "传入高度不支持或未找到对应宽度,请按照要求重新设置，否则会出现一些严重问题");            mSupportedPreviewWidth = 640;            SMALL_VIDEO_WIDTH = 480;            SMALL_VIDEO_HEIGHT = 360;        }        mParameters.setPreviewSize(mSupportedPreviewWidth, SMALL_VIDEO_WIDTH);
  • 设置采样率：常用格式有两种：NV21 / YV12,mParameters.setPreviewFormat(ImageFormat.NV21)

2、接收设备并传入FFmpeg音（音频具体可参考AudioRecorder类）视频数据：

这里首先需要知道几个FFmpeg命令：

  • -vf 可以添加滤镜，特别强大，可以旋转缩放剪切等等，我们需要用到旋转和剪切（我一直考虑需不需要用缩放的方式，因为这样可以在预览界面设置高分辨率看着清晰一些）。

  • transpose,旋转，对应的值有0、1、2、3，0:逆时针旋转90°然后垂直翻转1:顺时针旋转90°，2:逆时针旋转90°，3:顺时针旋转90°然后水平翻转。

  • 剪切，关键字是crop,其有四个参数，分别是宽度、高度、其实剪切位置的X值与Y值，如ffmpeg -i a.mp4 -vf crop=480:360:0:0…;

  • -vcodec 指定视频编解码器；

  • -acodec 指定音频编解码器；

  • vbr 动态码率；

  • cbr 静态码率；

  • -crf 视频质量等级0~51，越大质量越差，建议18~28即可，与cbr模式不兼容；

  • -preset 转码速度，快慢的优劣应该都懂的，可根据自己业务场景设置，具体有：ultrafast、superfast、veryfast、faster、fast、medium、slow、slower、veryslow、placebo；

  • -i 指定输入；

  • -x264opts 配置其编解码参数；

  • maxrate 最大码率；

  • bitrate 固定码率;

  • -f 输出格式;

  • -s 设置帧大小。格式为 ‘wxh’;

  • -ss 指定开始时间;

  • -vframes 指定多少帧;

接着皆可在录制前配置我们的录制参数：

[java] view plain copy
 print?
  1. String cmd = String.format("filename = \"%s\"; ", result.mediaPath);  
  2.            if (mCameraId == Camera.CameraInfo.CAMERA_FACING_BACK) {  
  3.                cmd += String.format("addcmd = %s; ", " -vf \"transpose=1,crop=" + SMALL_VIDEO_WIDTH + ":" + SMALL_VIDEO_HEIGHT + ":0:0\" "  
  4.                        +getBitrateCrfSize(mediaRecorderConfig,"",true)  
  5.                        +getBitrateVelocity(mediaRecorderConfig,"",true)  
  6.                        +getBitrateModeCommand(mediaRecorderConfig,"",true));  
  7.            } else {  
  8.                cmd += String.format("addcmd = %s; ", " -vf \"transpose=2,crop=" + SMALL_VIDEO_WIDTH + ":" + SMALL_VIDEO_HEIGHT + ":0:0\" "  
  9.                        +getBitrateCrfSize(mediaRecorderConfig,"",true)  
  10.                        +getBitrateVelocity(mediaRecorderConfig,"",true)  
  11.                        +getBitrateModeCommand(mediaRecorderConfig,"",true));  
  12.            }  
    String cmd = String.format("filename = \"%s\"; ", result.mediaPath);            if (mCameraId == Camera.CameraInfo.CAMERA_FACING_BACK) {                cmd += String.format("addcmd = %s; ", " -vf \"transpose=1,crop=" + SMALL_VIDEO_WIDTH + ":" + SMALL_VIDEO_HEIGHT + ":0:0\" "                        +getBitrateCrfSize(mediaRecorderConfig,"",true)                        +getBitrateVelocity(mediaRecorderConfig,"",true)                        +getBitrateModeCommand(mediaRecorderConfig,"",true));            } else {                cmd += String.format("addcmd = %s; ", " -vf \"transpose=2,crop=" + SMALL_VIDEO_WIDTH + ":" + SMALL_VIDEO_HEIGHT + ":0:0\" "                        +getBitrateCrfSize(mediaRecorderConfig,"",true)                        +getBitrateVelocity(mediaRecorderConfig,"",true)                        +getBitrateModeCommand(mediaRecorderConfig,"",true));            }
我们这里设置了旋转滤镜与剪切滤镜，由于我们录制竖屏视频所以旋转90°，然后剪切为我们制定的视频尺寸。当然里面还有三个get函数，分别是视频质量等级、转码速度、码率模式。

  • 视频质量等级命令为-crf [size]：
    [java] view plain copy
     print?
    1. protected String getBitrateCrfSize(BaseMediaBitrateConfig config, String defualtCmd, boolean nendSymbol) {  
    2.         if (TextUtils.isEmpty(defualtCmd)) {  
    3.             defualtCmd = ”“;  
    4.         }  
    5.         String add = ”“;  
    6.         if (config != null && config.getMode() == BaseMediaBitrateConfig.MODE.AUTO_VBR && config.getCrfSize() > 0) {  
    7.             if (nendSymbol) {  
    8.                 add = String.format(”-crf \”%d\” ”, config.getCrfSize());  
    9.             } else {  
    10.                 add = String.format(”-crf %d ”, config.getCrfSize());  
    11.             }  
    12.         } else {  
    13.             return defualtCmd;  
    14.         }  
    15.         return add;  
    protected String getBitrateCrfSize(BaseMediaBitrateConfig config, String defualtCmd, boolean nendSymbol) {        if (TextUtils.isEmpty(defualtCmd)) {            defualtCmd = "";        }        String add = "";        if (config != null && config.getMode() == BaseMediaBitrateConfig.MODE.AUTO_VBR && config.getCrfSize() > 0) {            if (nendSymbol) {                add = String.format("-crf \"%d\" ", config.getCrfSize());            } else {                add = String.format("-crf %d ", config.getCrfSize());            }        } else {            return defualtCmd;        }        return add;
  • 转码速度命令为-preset [what]：
    [java] view plain copy
     print?
    1. protected String getBitrateVelocity(BaseMediaBitrateConfig config, String defualtCmd, boolean nendSymbol) {  
    2.         if (TextUtils.isEmpty(defualtCmd)) {  
    3.             defualtCmd = ”“;  
    4.         }  
    5.         String add = ”“;  
    6.         if (config != null && !TextUtils.isEmpty(config.getVelocity())) {  
    7.             if (nendSymbol) {  
    8.                 add = String.format(”-preset \”%s\” ”, config.getVelocity());  
    9.             } else {  
    10.                 add = String.format(”-preset %s ”, config.getVelocity());  
    11.             }  
    12.         } else {  
    13.             return defualtCmd;  
    14.         }  
    15.         return add;  
    protected String getBitrateVelocity(BaseMediaBitrateConfig config, String defualtCmd, boolean nendSymbol) {        if (TextUtils.isEmpty(defualtCmd)) {            defualtCmd = "";        }        String add = "";        if (config != null && !TextUtils.isEmpty(config.getVelocity())) {            if (nendSymbol) {                add = String.format("-preset \"%s\" ", config.getVelocity());            } else {                add = String.format("-preset %s ", config.getVelocity());            }        } else {            return defualtCmd;        }        return add;
  • 码率模式： 码率模式分为vbr与cbr,我在里面加了三个类AutoVBRMode、VBRMode、CBRMode,三者都可传入转码速度。如果不想管那么多那么只需传入无参的AutoVBRMode对象即可，只有AutoVBRMode模式下可以传入视频质量等级值，这个值将最大程度上控制视频质量。VBRMode模式下可以指定最大码率与额定码率。、CBRMode模式下出入一个固定码率即可。
    [java] view plain copy
     print?
    1. protected String getBitrateModeCommand(BaseMediaBitrateConfig config, String defualtCmd, boolean needSymbol) {  
    2.         String add = ”“;  
    3.         if (TextUtils.isEmpty(defualtCmd)) {  
    4.             defualtCmd = ”“;  
    5.         }  
    6.         if (config != null) {  
    7.             if (config.getMode() == BaseMediaBitrateConfig.MODE.VBR) {  
    8.                 if (needSymbol) {  
    9.                     add = String.format(” -x264opts \”bitrate=%d:vbv-maxrate=%d\” ”, config.getBitrate(), config.getMaxBitrate());  
    10.                 } else {  
    11.                     add = String.format(” -x264opts bitrate=%d:vbv-maxrate=%d ”, config.getBitrate(), config.getMaxBitrate());  
    12.                 }  
    13.                 return add;  
    14.             } else if (mediaRecorderConfig.getMode() == BaseMediaBitrateConfig.MODE.CBR) {  
    15.                 if (needSymbol) {  
    16.                     add = String.format(” -x264opts \”bitrate=%d:vbv-bufsize=%d:nal_hrd=cbr\” ”, config.getBitrate(), config.getBufSize());  
    17.                 } else {  
    18.                     add = String.format(” -x264opts bitrate=%d:vbv-bufsize=%d:nal_hrd=cbr ”, config.getBitrate(), config.getBufSize());  
    19.                 }  
    20.                 return add;  
    21.             }  
    22.         }  
    23.         return defualtCmd;  
    24.     }  
    protected String getBitrateModeCommand(BaseMediaBitrateConfig config, String defualtCmd, boolean needSymbol) {        String add = "";        if (TextUtils.isEmpty(defualtCmd)) {            defualtCmd = "";        }        if (config != null) {            if (config.getMode() == BaseMediaBitrateConfig.MODE.VBR) {                if (needSymbol) {                    add = String.format(" -x264opts \"bitrate=%d:vbv-maxrate=%d\" ", config.getBitrate(), config.getMaxBitrate());                } else {                    add = String.format(" -x264opts bitrate=%d:vbv-maxrate=%d ", config.getBitrate(), config.getMaxBitrate());                }                return add;            } else if (mediaRecorderConfig.getMode() == BaseMediaBitrateConfig.MODE.CBR) {                if (needSymbol) {                    add = String.format(" -x264opts \"bitrate=%d:vbv-bufsize=%d:nal_hrd=cbr\" ", config.getBitrate(), config.getBufSize());                } else {                    add = String.format(" -x264opts bitrate=%d:vbv-bufsize=%d:nal_hrd=cbr ", config.getBitrate(), config.getBufSize());                }                return add;            }        }        return defualtCmd;    }

配置好后即可开始录制，在camera的数据回调里面把数据转入底层。

[java] view plain copy
 print?
  1. @Override  
  2.    public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {  
  3.        if (mRecording) {  
  4.            UtilityAdapter.RenderDataYuv(data);  
  5.        }  
  6.        super.onPreviewFrame(data, camera);  
  7.    }  
  @Override    public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {        if (mRecording) {            UtilityAdapter.RenderDataYuv(data);        }        super.onPreviewFrame(data, camera);    }


3、多段视频合并

录制过程中我们可以暂停录制，这个可能生成n段短视频，这个我们就需要合并视频了，利用FFmpeg命令也可以轻松实现：

[java] view plain copy
 print?
  1. //合并ts流  
  2.        String cmd = String.format("ffmpeg %s -i \"%s\" -vcodec copy -acodec copy -absf aac_adtstoasc -f mp4 -movflags faststart \"%s\" ",   
  3.                         FFMpegUtils.getLogCommand(),   
  4.                         mMediaObject.getConcatYUV(),  
  5.                         mMediaObject.getOutputTempVideoPath());  
  6.      boolean mergeFlag = UtilityAdapter.FFmpegRun("", cmd) == 0;  
//合并ts流       String cmd = String.format("ffmpeg %s -i \"%s\" -vcodec copy -acodec copy -absf aac_adtstoasc -f mp4 -movflags faststart \"%s\" ",                         FFMpegUtils.getLogCommand(),                         mMediaObject.getConcatYUV(),                        mMediaObject.getOutputTempVideoPath());     boolean mergeFlag = UtilityAdapter.FFmpegRun("", cmd) == 0;

这里视频和音频的编解码器使用原始数据的即可，命令为-vcodec copy -acodec copy这样速度回比较快,-absf表示为匹配的流设置比特流过滤器,当然还有-vbsf，最新的指定方式是-bsf:v


4、进一步转码压缩

如果没有设置 doH264Compress 参数那么将不执行以下逻辑

[java] view plain copy
print?
  1. String vbr = “ -vbr 4 ”;  
  2.     if (compressConfig != null && compressConfig.getMode()==BaseMediaBitrateConfig.MODE.CBR) {  
  3.                      vbr = ”“;  
  4.                  }  
  5.                 String cmd_transcoding = String.format(”ffmpeg -i %s -c:v libx264 %s %s %s -c:a libfdk_aac %s %s”,  
  6.                    mMediaObject.getOutputTempVideoPath(),  
  7.                    getBitrateModeCommand(compressConfig,”“,false),  
  8.                    getBitrateCrfSize(compressConfig, ”-crf 28”, false),  
  9.                    getBitrateVelocity(compressConfig, ”-preset:v veryfast”, false),  
  10.                    vbr,  
  11.                    mMediaObject.getOutputTempTranscodingVideoPath()  
  12.                  );  
  13.     boolean transcodingFlag = UtilityAdapter.FFmpegRun(“”, cmd_transcoding) == 0;  
       String vbr = " -vbr 4 ";       if (compressConfig != null && compressConfig.getMode()==BaseMediaBitrateConfig.MODE.CBR) {                        vbr = "";                    }                    String cmd_transcoding = String.format("ffmpeg -i %s -c:v libx264 %s %s %s -c:a libfdk_aac %s %s",                      mMediaObject.getOutputTempVideoPath(),                      getBitrateModeCommand(compressConfig,"",false),                      getBitrateCrfSize(compressConfig, "-crf 28", false),                      getBitrateVelocity(compressConfig, "-preset:v veryfast", false),                      vbr,                      mMediaObject.getOutputTempTranscodingVideoPath()                    );       boolean transcodingFlag = UtilityAdapter.FFmpegRun("", cmd_transcoding) == 0;

上面我们指定了视频编解码器为libx264，音频编解码器为libfdkaac,然后跟你个性化冲入的doH264Compress 参数进行压缩，结束后我们就得到了压缩好的视频了。


5、截取视频中的一帧作为封面

[java] view plain copy
 print?
  1. public static boolean captureThumbnails(String videoPath, String outputPath, String wh, String ss) {  
  2.         if (ss == null)  
  3.             ss = "";  
  4.         else  
  5.             ss = " -ss " + ss;  
  6.         String cmd = String.format("ffmpeg -i \"%s\"%s -s %s -vframes 1 \"%s\"", videoPath, ss, wh, outputPath);  
  7.         return UtilityAdapter.FFmpegRun("", cmd) == 0;  
  8.     }  
public static boolean captureThumbnails(String videoPath, String outputPath, String wh, String ss) {        if (ss == null)            ss = "";        else            ss = " -ss " + ss;        String cmd = String.format("ffmpeg -i \"%s\"%s -s %s -vframes 1 \"%s\"", videoPath, ss, wh, outputPath);        return UtilityAdapter.FFmpegRun("", cmd) == 0;    }

总结

本库的优点是简单便捷，可控性强，后期将继续维护。缺点是FFmpeg优点老，后期会考虑自己编译一份，那时利用FFmpeg玩转Android视频录制与压缩（二）也就出来了，有点开始期待了，有兴趣的同学欢迎到我github上指教https://github.com/mabeijianxi/small-video-record.

现已分享：利用FFmpeg玩转Android视频录制与压缩（二）

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