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android encodeFrame 编码视频数据旋转了90度 android视频编码解码

1天前CN2资讯

人间观察
我该如何去表达呢

前面介绍了H265的一些知识，本篇实现利用camera采集进行H265硬编码，利用WebSocket来传输H265裸流，接收到H265的码流后进行H265解码渲染到surfaceview上，从而实现简易的视频通话。

主要有：摄像头如何处理，如何拿到摄像头的yuv数据，yuv数据怎么处理，实现Android H265硬编码和硬解码，vps,sps,pps怎么处理以及如何在网络上传输。

1 .这里用哪种协议不是本文的重点，本文采用java封装好websocket协议的组件，在真实项目中音视频通话可能不用websocket协议，更多的可能是webrtc。

2.没有涉及到音频的编解码和发送传输，音频会后续出系列介绍

3.本篇也是用kotlin来实现，为什么用kotlin？因为工作中没有用到，我想自己练习下。。。

效果图

实现方案

Camera的YUV数据采集

简单说下camera，本篇拿camera摄像头来进行数据的采集，当然你也可以用camera2来实现，camera2是提供了更丰富的API（但是我想说真难用，拍个照，获取原始yuv数据写几百行代码），然后Google在jetpack中提供了camerax，camerax的api还是比较简单的。各种camera 花两天研究下就会了，现学现用都没啥，我们主要是介绍编解码和yuv数据的处理，这些基本都是不变的，不像上层camera的api一样。

在camera中主要就是打开camera设置预览画面大小和回调的数据格式（默认是NV21格式的yuv数据，NV21格式的数据基本上所有的摄像头都支持，所以Android默认采用这个）。设置预览回调的数据大小，一般为了方便处理设置的就是一帧yuv数据的大小，也就是y+u+v的数据大小=width * height + width * height的1/4 +width * height的1/4=width * height * 3 / 2。

局部代码如下：

fun startPreview() { // 临时用后置摄像头，重点是编解码和数据的传输 camera = Camera.open(Camera.CameraInfo.CAMERA_FACING_BACK) val parameters: Camera.Parameters = camera.parameters // 摄像头默认NV21 Log.e(TAG, "previewFormat:" + parameters.previewFormat) setPreviewSize(parameters) camera.setParameters(parameters) camera.setPreviewDisplay(holder) // 由于硬件安装是横着的，如果是后置摄像头&&正常竖屏的情况下需要旋转90度 // 只是预览旋转了，数据没有旋转 camera.setDisplayOrientation(90) // 让摄像头回调一帧的数据大小 buffer = ByteArray(width * height * 3 / 2) // onPreviewFrame回调的数据大小就是buffer.length camera.addCallbackBuffer(buffer) camera.setPreviewCallbackWithBuffer(this) camera.startPreview() }

摄像头的预览旋转问题，如果是后置摄像头&&正常竖屏拿着，这时候你会发现预览出来的画面是横着的，所以需要旋转90度。当然前后摄像头和人为的旋转手机本身也需要做对应的旋转才行。

开启预览和设置yuv数据回调后，就会在onPreviewFrame回调中回调出来。

override fun onPreviewFrame(data: ByteArray?, camera: Camera?) { // 摄像头的原始数据yuv camera!!.addCallbackBuffer(data) }

YUV数据处理

关于YUV的数据的知识可以参考前一篇。

1.因为摄像头出来的是NV21的数据，H265编码器需要的是NV12，所以需要转换下，也就是Y不变UV交换一下。

fun nv21toNv12(nv21: ByteArray): ByteArray { val size = nv21.size val nv12 = ByteArray(size) val y_len = size * 2 / 3 // Y System.arraycopy(nv21, 0, nv12, 0, y_len) var i = y_len // nv12和nv21是奇偶交替 while (i < size - 1) { nv12[i] = nv21[i + 1] nv12[i + 1] = nv21[i] i += 2 } return nv12 }

2.上文提到了camera摄像头的预览需要旋转，只是预览画面进行旋转了，yuv的数据并没有旋转，所以yuv数据也需要旋转。

fun dataTo90(data: ByteArray, output: ByteArray, width: Int, height: Int) { val y_len = width * height // uv数据高为y数据高的一半 val uvHeight = height shr 1 // kotlin 的shr 1 就是右移1位 height >> 1 var k = 0 for (j in 0 until width) { for (i in height - 1 downTo 0) { output[k++] = data[width * i + j] } } // uv var j = 0 while (j < width) { for (i in uvHeight - 1 downTo 0) { output[k++] = data[y_len + width * i + j] output[k++] = data[y_len + width * i + j + 1] } j += 2 } }

H265硬编码

这个和H264的使用方法一样，唯一的区别就是创建MediaCodec的时候指定是H265编码器。即MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_HEVC（它的值是video/hevc ）

// H265编码器 video/hevc mediaCodec = MediaCodec.createEncoderByType(MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_HEVC)

具体的编码流程和H264的一样，没啥区别，这里就不多介绍了，可以参考前前面文章H264的编解码的介绍。Android音视频【四】H264硬编码

唯一要特别注意的是指定编码器的参数的时候，视频的宽和高的时候需要对调。因为后置摄像头旋转了90度，yuv数据也旋转了90度，也就是宽和高对调了。

WebSocket通信

WebSocket依赖添加如下

implementation "org.java-websocket:Java-WebSocket:1.4.0"

使用方法很简单，就是API的使用，内部实现感兴趣的可以研究下。

WebSocketServer端

// 创建WebSocketServer private val webSocketServer: WebSocketServer = object : WebSocketServer(InetSocketAddress(PORT)) { // ...省略其它代码 // 接收数据 override fun onMessage(conn: WebSocket, message: ByteBuffer) { super.onMessage(conn, message) if (h265ReceiveListener != null) { val buf = ByteArray(message.remaining()) message[buf] Log.d(TAG, "onMessage:" + buf.size) h265ReceiveListener?.onReceive(buf) } } } // 发送数据 override fun sendData(bytes: ByteArray?) { if (webSocket?.isOpen == true) { webSocket?.send(bytes) } } // 建立连接 override fun start() { webSocketServer.start() }

WebSocketClient端

private inner class MyWebSocketClient(serverUri: URI) : WebSocketClient(serverUri) { // 接收数据 override fun onMessage(bytes: ByteBuffer) { if (h265ReceiveListener != null) { val buf = ByteArray(bytes.remaining()) bytes.get(buf) Log.i(TAG, "onMessage:" + buf.size) h265ReceiveListener?.onReceive(buf) } } }

发送数据和建立连接

// 发送数据 override fun sendData(bytes: ByteArray?) { if (myWebSocketClient?.isOpen == true) { myWebSocketClient?.send(bytes) } } // 建立连接 private const val URL = "ws://172.24.92.58:$PORT" override fun start() { try { val url = URI(URL) myWebSocketClient = MyWebSocketClient(url) myWebSocketClient?.connect() } catch (e: Exception) { e.printStackTrace() } }

这里就不多介绍了，都是API的使用，很简单。

private const val URL = “ws://172.24.92.58:$PORT” 是另一台手机的ip地址，如果跑demo的话，自己改一下哦

H265硬解码

这个和H264的使用方法一样，这里就不多介绍了，可以参考前前面文章H264的编解码的介绍。唯一的区别就是创建MediaCodec的时候指定是H265解码器。

// H265解码器 mediaCodec = MediaCodec.createDecoderByType(MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_HEVC)

怎么渲染到surface呢，在创建完解码器后进行配置阶段指定即可。

// 渲染到surface上 mediaCodec?.configure(mediaFormat, surface, null, 0) mediaCodec?.start()

然后在解码完数据的时候，指定是否将h265解码后的数据渲染到configure配置阶段的surface上，true渲染，falsse不渲染。

// true渲染到surface上 mediaCodec!!.releaseOutputBuffer(outputBufferIndex, true)

VPS,SPS,PPS网络传输

Android中的硬编码器MediaCodec首帧编码出来的是SPS,PPS等数据，在H265数据流中多了 VPS。随后编码出来的是I帧，P帧，B帧后续也不会回调出来VPS,SPS,PPS等数据了。我们想一个问题就是：在网络传输怎么处理VPS,SPS,PPS呢?，其实不止这个例子，所有的网络发送H264/H265数据的时候都需要处理这个问题。

VPS（视频参数集），SPS(序列参数集)，PPS(图像参数集)

是 VPS 、SPS、PPS 包含了在解码端（播放端）所用需要的profile，level，图像的宽和高。

发送端（直播端/主播）已经直播一小时了，有的用户播放端（用户端）才进入直播间，如果后续没有了VPS 、SPS、PPS那么解码怎么解码怎么渲染呢？对吧。

所以处理方法就是：缓存VPS,SPS,PPS的数据，然后在发送每个关键帧（I帧）前先发送VPS、SPS、PPS的数据即可。这样后续进来的用户等下一个关键帧（I帧）就会立刻看到画面了。

关键代码如下：

private fun dealFrame(byteBuffer: ByteBuffer) { // H265的nalu的分割符的下一个字节的类型 var offset = 4 if (byteBuffer[2].toInt() == 0x1) { offset = 3 } // VPS,SPS,PPS... H265的nalu头是2个字节，中间的6位bit是nalu类型 // 0x7E的二进制的后8位是 0111 1110 // java版本 // int naluType = (byteBuffer.get(offset) & 0x7E) >> 1; val naluType = byteBuffer[offset].and(0x7E).toInt().shr(1) // 保存下VPS,SPS,PPS的数据 if (NAL_VPS == naluType) { vps_sps_pps_buf = ByteArray(info.size) byteBuffer.get(vps_sps_pps_buf!!) } else if (NAL_I == naluType) { // 因为是网络传输，所以在每个i帧之前先发送VPS,SPS,PPS val bytes = ByteArray(info.size) byteBuffer.get(bytes) val newBuf = ByteArray(info.size + vps_sps_pps_buf!!.size) System.arraycopy(vps_sps_pps_buf!!, 0, newBuf, 0, vps_sps_pps_buf!!.size) System.arraycopy(bytes, 0, newBuf, vps_sps_pps_buf!!.size, bytes.size) // 发送 h265DecodeListener?.onDecode(bytes) } else { // 其它bp帧数据 val bytes = ByteArray(info.size) byteBuffer.get(bytes) // 发送 h265DecodeListener?.onDecode(bytes) } }