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

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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：

https://trac.ffmpeg.org/wiki/HWAccelIntro

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：

1--enable-mediacodec
2--enable-decoder=h264_mediacodec
3--enable-decoder=hevc_mediacodec
4--enable-decoder=mpeg4_mediacodec
5--enable-hwaccel=h264_mediacodec
CPP

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：

 1char info[40000] = {0};
 2
 3AVCodec *c_temp = av_codec_next(NULL);
 4while (c_temp != NULL) {
 5    if (c_temp->decode != NULL) {
 6        sprintf(info, "%s[Dec]", info);
 7    } else {
 8        sprintf(info, "%s[Enc]", info);
 9    }
10
11    switch (c_temp->type) {
12        case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
13            sprintf(info, "%s[Video]", info);
14            break;
15        case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
16            sprintf(info, "%s[Audio]", info);
17            break;
18        default:
19            sprintf(info, "%s[Other]", info);
20            break;
21    }
22    sprintf(info, "%s %10s\n", info, c_temp->name);
23    c_temp = c_temp->next;
24}
CPP

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。

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 。

1jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *res) {
2    av_jni_set_java_vm(vm, 0);
3    return JNI_VERSION_1_4;
4}
CPP

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。

 1enum AVHWDeviceType {
 2    AV_HWDEVICE_TYPE_NONE,
 3    AV_HWDEVICE_TYPE_VDPAU,
 4    AV_HWDEVICE_TYPE_CUDA,
 5    AV_HWDEVICE_TYPE_VAAPI,
 6    AV_HWDEVICE_TYPE_DXVA2,
 7    AV_HWDEVICE_TYPE_QSV,
 8    AV_HWDEVICE_TYPE_VIDEOTOOLBOX,
 9    AV_HWDEVICE_TYPE_D3D11VA,
10    AV_HWDEVICE_TYPE_DRM,
11    AV_HWDEVICE_TYPE_OPENCL,
12    AV_HWDEVICE_TYPE_MEDIACODEC,
13    AV_HWDEVICE_TYPE_VULKAN,
14};
CPP

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：

 1static const char *const hw_type_names[] = {
 2    [AV_HWDEVICE_TYPE_CUDA]   = "cuda",
 3    [AV_HWDEVICE_TYPE_DRM]    = "drm",
 4    [AV_HWDEVICE_TYPE_DXVA2]  = "dxva2",
 5    [AV_HWDEVICE_TYPE_D3D11VA] = "d3d11va",
 6    [AV_HWDEVICE_TYPE_OPENCL] = "opencl",
 7    [AV_HWDEVICE_TYPE_QSV]    = "qsv",
 8    [AV_HWDEVICE_TYPE_VAAPI]  = "vaapi",
 9    [AV_HWDEVICE_TYPE_VDPAU]  = "vdpau",
10    [AV_HWDEVICE_TYPE_VIDEOTOOLBOX] = "videotoolbox",
11    [AV_HWDEVICE_TYPE_MEDIACODEC] = "mediacodec",
12    [AV_HWDEVICE_TYPE_VULKAN] = "vulkan",
13};
CPP

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

1type = av_hwdevice_find_type_by_name(mediacodec);
2if (type == AV_HWDEVICE_TYPE_NONE) {
3    LOGE("Device type %s is not supported.\n", mediacodec);
4    LOGE("Available device types:");
5    while((type = av_hwdevice_iterate_types(type)) != AV_HWDEVICE_TYPE_NONE)
6        LOGE(" %s", av_hwdevice_get_type_name(type));
7    LOGE("\n");
8    return -1;
9}
CPP

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。

1if (!(decoder = avcodec_find_decoder_by_name("h264_mediacodec"))) {
2    LOGE("avcodec_find_decoder_by_name failed.\n");
3    return -1;
4}
CPP

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。

 1for (i = 0;; i++) {
 2    // 解码器的配置
 3    const AVCodecHWConfig *config = avcodec_get_hw_config(decoder, i);
 4    if (!config) {
 5        LOGE("Decoder %s does not support device type %s.\n",
 6                decoder->name, av_hwdevice_get_type_name(type));
 7        return -1;
 8    }
 9    if (config->methods & AV_CODEC_HW_CONFIG_METHOD_HW_DEVICE_CTX &&
10        config->device_type == type) {
11        // 硬解的格式
12        hw_pix_fmt = config->pix_fmt;
13        break;
14    }
15}
CPP

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。

 1static int hw_decoder_init(AVCodecContext *ctx, const enum AVHWDeviceType type)
 2{
 3    int err = 0;
 4    if ((err = av_hwdevice_ctx_create(&hw_device_ctx, type,
 5                                      NULL, NULL, 0)) < 0) {
 6        LOGE("Failed to create specified HW device.\n");
 7        return err;
 8    }
 9    // 硬解解码的上下文
10    ctx->hw_device_ctx = av_buffer_ref(hw_device_ctx);
11    return err;
12}
CPP

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。

1if (frame->format == hw_pix_fmt) {
2    /* retrieve data from GPU to CPU */
3    if ((ret = av_hwframe_transfer_data(sw_frame, frame, 0)) < 0) {
4        LOGE("Error transferring the data to system memory\n");
5        goto fail;
6    }
7    tmp_frame = sw_frame;
8} else
9    tmp_frame = frame;
CPP

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。

获取完整源码的话，可以关注微信公众号：音视频开发进阶，回复 1019 获取下载地址。

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