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从API 21（Android 5.0）开始Android提供C层的NDK MediaCodec的接口。
Java MediaCodec是对NDK MediaCodec的封装，ijkplayer硬解通路一直使用的是Java MediaCodec接Surface的方式。
本文的主要内容是：在ijkplayer框架内适配NDK MediaCodec，不再使用Surface输出，改用YUV输出达到软硬解通路一致的渲染流程。
下文提到的Java MediaCodec，如果不做特别说明，都指的Surface 输出。
下文提到的NDK MediaCodec，如果不做特别说明，都指的YUV 输出。
在增加NDK MediaCodec硬解流程之前，先简要说明Java MediaCodec的流程:
图中主要有三个步骤：AVPacket->Decode->AVFrame;
数据来源AVPacket不变，目标AVFrame不变，现在我们将步骤2 Decode中的Java Mediacodec替换成 Ndk Mediacodec ，其他地方都不需要改动。
但是有一点需要注意：我们从NDK MediaCodec得到的YUV数据，并不是像Java Mediacodec得到的是一个index，所以NDK MediaCodec解码后渲染部分和软解流程一样，都是基于OpenGL。
在stream_component_open()函数打开解码器，以及创建解码线程：
//ff_ffplayer.c
static int stream_component_open(FFPlayer *ffp, int stream_index)
{
......
codec = avcodec_find_decoder(avctx->codec_id);
......
if ((ret = avcodec_open2(avctx, codec, &opts)) < 0) {
goto fail;
}
......
case AVMEDIA_TYPE_VIDEO:
......
decoder_init(&is->viddec, avctx, &is->videoq, is->continue_read_thread);
ffp->node_vdec = ffpipeline_open_video_decoder(ffp->pipeline, ffp);
if (!ffp->node_vdec)
goto fail;
if ((ret = decoder_start(&is->viddec, video_thread, ffp, "ff_video_dec")) < 0)
goto out;
......
}
FFmpeg软解码器默认打开，接着由IJKFF_Pipeline（IOS／Android），创建ffpipeline_open_video_decoder硬解解码器结构体IJKFF_Pipenode。
ffpipeline_open_video_decoder()会根据设置创建硬解码器或软解码器IJKFF_Pipenode：
//ffpipeline_android.c
static IJKFF_Pipenode *func_open_video_decoder(IJKFF_Pipeline *pipeline, FFPlayer *ffp)
{
IJKFF_Pipeline_Opaque *opaque = pipeline->opaque;
IJKFF_Pipenode *node = NULL;
if (ffp->mediacodec_all_videos || ffp->mediacodec_avc || ffp->mediacodec_hevc || ffp->mediacodec_mpeg2)
node = ffpipenode_create_video_decoder_from_android_mediacodec(ffp, pipeline, opaque->weak_vout);
if (!node) {
node = ffpipenode_create_video_decoder_from_ffplay(ffp);
}
return node;
}
硬解码器创建失败会切到软解码器。
启动解码线程decoder_start()：
//ff_ffplayer.c
int ffpipenode_run_sync(IJKFF_Pipenode *node)
{
return node->func_run_sync(node);
}
IJKFF_Pipenode会根据func_run_sync函数指针，具体启动软解还是硬解线程。
//ffpipenode_android_mediacodec_vdec.c
static int func_run_sync(IJKFF_Pipenode *node)
{
...
opaque->enqueue_thread = SDL_CreateThreadEx(&opaque->_enqueue_thread, enqueue_thread_func, node, "amediacodec_input_thread");
...
while (!q->abort_request) {
...
ret = drain_output_buffer(env, node, timeUs, &dequeue_count, frame, &got_frame);
...
ret = ffp_queue_picture(ffp, frame, pts, duration, av_frame_get_pkt_pos(frame), is->viddec.pkt_serial);
...
}
}
enqueue_thread_func()主要是用来将压缩数据（H.264/H.265）放入解码器，这样往解码器放数据在enqueue_thread_func()里面，从解码器取数据在func_run_sync()里面；drain_output_buffer()从解码器取出一个AVFrame，但是这个AVFrame->data为NULL并没有数据，其中AVFrame->opaque指针指向一个SDL_AMediaCodecBufferProxy结构体：struct SDL_AMediaCodecBufferProxy
{
int buffer_id;
int buffer_index;
int acodec_serial;
SDL_AMediaCodecBufferInfo buffer_info;
};
这些成员由硬解器SDL_AMediaCodecFake_dequeueOutputBuffer得来，它们在视频渲染的时候会用到；
根据上面的解码流程，增加NDK MediaCodec就只需2个关键步骤:
为NDK MediaCodec创建一个IJKFF_Pipenode。在func_open_video_decoder()打开解码器时，软件解码器和Java Mediacodec都需要创建一个IJKFF_Pipenode，其中IJKFF_Pipenode->opaque为自定义的解码结构体指针，所以定义一个IJKFF_Pipenode_Ndk_MediaCodec_Opaque结构体。
//ffpipenode_android_ndk_mediacodec_vdec.c
typedef struct IJKFF_Pipenode_Ndk_MediaCodec_Opaque {
FFPlayer *ffp;
IJKFF_Pipeline *pipeline;
Decoder *decoder;
SDL_Vout *weak_vout;
SDL_Thread _enqueue_thread;
SDL_Thread *enqueue_thread;
ijkmp_mediacodecinfo_context mcc;
char acodec_name[128];
int frame_width;
int frame_height;
int frame_rotate_degrees;
AVCodecContext *avctx; // not own
AVBitStreamFilterContext *bsfc; // own
size_t nal_size;
AMediaFormat *ndk_format;
AMediaCodec *ndk_codec;
} IJKFF_Pipenode_Ndk_MediaCodec_Opaque;
里面有两个比较重要的成员AMediaFormat、AMediaCodec，他们就是native层的编解码器和媒体格式。定义函数ffpipenode_create_video_decoder_from_android_ndk_mediacodec()创建IJKFF_Pipenode：
//ffpipenode_android_ndk_mediacodec_vdec.c
IJKFF_Pipenode *ffpipenode_create_video_decoder_from_android_ndk_mediacodec(FFPlayer *ffp, IJKFF_Pipeline *pipeline, SDL_Vout *vout)
{
if (SDL_Android_GetApiLevel() < IJK_API_21_LOLLIPOP)
return NULL;
IJKFF_Pipenode *node = ffpipenode_alloc(sizeof(IJKFF_Pipenode_Ndk_MediaCodec_Opaque));
if (!node)
return node;
...
IJKFF_Pipenode_Ndk_MediaCodec_Opaque *opaque = node->opaque;
node->func_destroy = func_destroy;
node->func_run_sync = func_run_sync;
opaque->ndk_format = AMediaFormat_new();
...
AMediaFormat_setString(opaque->ndk_format , AMEDIAFORMAT_KEY_MIME, opaque->mcc.mime_type);
AMediaFormat_setBuffer(opaque->ndk_format , "csd-0", convert_buffer, sps_pps_size);
AMediaFormat_setInt32(opaque->ndk_format , AMEDIAFORMAT_KEY_WIDTH, opaque->avctx->width);
AMediaFormat_setInt32(opaque->ndk_format , AMEDIAFORMAT_KEY_HEIGHT, opaque->avctx->height);
AMediaFormat_setInt32(opaque->ndk_format , AMEDIAFORMAT_KEY_COLOR_FORMAT, 19);
opaque->ndk_codec = AMediaCodec_createDecoderByType(opaque->mcc.mime_type);
if (AMediaCodec_configure(opaque->ndk_codec, opaque->ndk_format, NULL, NULL, 0) != AMEDIA_OK)
goto fail;
return node;
fail:
ffpipenode_free_p(&node);
return NULL;
}
NDK MediaCodec的接口和Java MediaCodec的接口是一样的 。然后打开解码器就可以改为：
//ffpipeline_android.c
static IJKFF_Pipenode *func_open_video_decoder(IJKFF_Pipeline *pipeline, FFPlayer *ffp)
{
IJKFF_Pipeline_Opaque *opaque = pipeline->opaque;
IJKFF_Pipenode *node = NULL;
if (ffp->mediacodec_all_videos || ffp->mediacodec_avc || ffp->mediacodec_hevc || ffp->mediacodec_mpeg2)
node = ffpipenode_create_video_decoder_from_android_ndk_mediacodec(ffp, pipeline, opaque->weak_vout);
if (!node) {
node = ffpipenode_create_video_decoder_from_ffplay(ffp);
}
return node;
}
func_run_syncfunc_run_sync()也会再创建一个子线程enqueue_thread_func(),用于往解码器放数据：
//ffpipenode_android_ndk_mediacodec_vdec.c
static int func_run_sync(IJKFF_Pipenode *node)
{
...
AMediaCodec_start(c);
opaque->enqueue_thread = SDL_CreateThreadEx(&opaque->_enqueue_thread, enqueue_thread_func, node, "amediacodec_input_thread");
AVFrame* frame = av_frame_alloc();
AMediaCodecBufferInfo info;
...
while (!q->abort_request) {
outbufidx = AMediaCodec_dequeueOutputBuffer(c, &info, AMC_OUTPUT_TIMEOUT_US);
if (outbufidx >= 0)
{
size_t size;
uint8_t* buffer = AMediaCodec_getOutputBuffer(c, outbufidx, &size);
if (size)
{
int num;
AMediaFormat *format = AMediaCodec_getOutputFormat(c);
AMediaFormat_getInt32(format, AMEDIAFORMAT_KEY_COLOR_FORMAT, &num) ;
if (num == 19)//YUV420P
{
frame->width = opaque->avctx->width;
frame->height = opaque->avctx->height;
frame->format = AV_PIX_FMT_YUV420P;
frame->sample_aspect_ratio = opaque->avctx->sample_aspect_ratio;
frame->pts = info.presentationTimeUs;
double frame_pts = frame->pts*av_q2d(AV_TIME_BASE_Q);
double duration = (frame_rate.num && frame_rate.den ? av_q2d((AVRational){frame_rate.den, frame_rate.num}) : 0);
av_frame_get_buffer(frame, 1);
memcpy(frame->data[0], buffer, frame->width*frame->height);
memcpy(frame->data[1], buffer+frame->width*frame->height, frame->width*frame->height/4);
memcpy(frame->data[2], buffer+frame->width*frame->height*5/4, frame->width*frame->height/4);
ffp_queue_picture(ffp, frame, frame_pts, duration, av_frame_get_pkt_pos(frame), is->viddec.pkt_serial);
av_frame_unref(frame);
}
else if (num == 21)// YUV420SP
{
}
}
AMediaCodec_releaseOutputBuffer(c, outbufidx, false);
}
else {
switch (outbufidx) {
case AMEDIACODEC_INFO_OUTPUT_FORMAT_CHANGED: {
AMediaFormat *format = AMediaCodec_getOutputFormat(c);
int pix_format = -1;
int width =0, height =0;
AMediaFormat_getInt32(format, AMEDIAFORMAT_KEY_WIDTH, &width);
AMediaFormat_getInt32(format, AMEDIAFORMAT_KEY_HEIGHT, &height);
AMediaFormat_getInt32(format, AMEDIAFORMAT_KEY_COLOR_FORMAT, &pix_format);
break;
}
case AMEDIACODEC_INFO_OUTPUT_BUFFERS_CHANGED:
break;
case AMEDIACODEC_INFO_TRY_AGAIN_LATER:
break;
default:
break;
}
}
}
fail:
av_frame_free(&frame);
SDL_WaitThread(opaque->enqueue_thread, NULL);
ALOGI("MediaCodec: %s: exit: %d", __func__, ret);
return ret;
}
AVFrame结构体，申请相应大小的内存，由于我们设置解码器的输出格式是YUV420P，所以frame->format = AV_PIX_FMT_YUV420P，然后将buffer拷贝到frame->data;ffp_queue_picture，至此渲染线程就能像软解一样取到AVFrame。 //ffpipenode_android_ndk_mediacodec_vdec.c
static int enqueue_thread_func(void *arg)
{
...
while (!q->abort_request)
{
do
{
...
if (ffp_packet_queue_get_or_buffering(ffp, d->queue, &pkt, &d->pkt_serial, &d->finished) < 0) {
ret = -1;
goto fail;
}
}while(ffp_is_flush_packet(&pkt) || d->queue->serial != d->pkt_serial);
if (opaque->avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_H264 || opaque->avctx->codec_id == AV_CODEC_ID_HEVC) {
convert_h264_to_annexb(pkt.data, pkt.size, opaque->nal_size, &convert_state);
...
}
ssize_t id = AMediaCodec_dequeueInputBuffer(c, AMC_INPUT_TIMEOUT_US);
if (id >= 0)
{
uint8_t *buf = AMediaCodec_getInputBuffer(c, (size_t) id, &size);
if (buf != NULL && size >= pkt.size) {
memcpy(buf, pkt.data, (size_t)pkt.size);
media_status = AMediaCodec_queueInputBuffer(c, (size_t) id, 0, (size_t) pkt.size,
(uint64_t) time_stamp,
keyframe_flag);
if (media_status != AMEDIA_OK) {
goto fail;
}
}
}
av_packet_unref(&pkt);
}
fail:
return 0;
}
往解码器放数据在enqueue_thread_func()线程里面，解码的整体流程和Java MediaCodec一样
修改Android.mk
LOCAL_LDLIBS += -llog -landroid -lmediandk
LOCAL_SRC_FILES += android/pipeline/ffpipenode_android_ndk_mediacodec_vdec.c
如果提示media/NdkMediaCodec.h找不到，可能是因为API级别<21，修改Application.mk：
APP_PLATFORM := android-21
测试情况使用的设备为Oppo R11 Plus（Android 7.1.1），测试序列H. 264 (1920x1080 25fps)视频，Java MediaCodec和NDK MediaCodec解码时CPU及GPU的表现：
NDK MediaCodec的CPU占比大约高出7%，但是GPU表现较好。
CPU为什么会比Java MediaCodec解码时高呢？
我们这里一直评估的Java MediaCodec，都指的Surface输出。这意味着接口内部完成了解码和渲染工作，高度封装的解码和渲染，内部做了一些数据传递优化的工作。同时ijkplayer进程的CPU占用并不能体现MediaCodec本身的耗用。
有一个原因是不可忽略的：在从解码器拿到buffer时，会先申请内存，然后拷贝得到AVFrame。但这一步也可以优化，直接将buffer指向AVFrame->data，然后在OpenGL渲染完成之后，调用AMediaCodec_releaseOutputBuffer将buffer还给解码器，这样就需要修改渲染的代码，不能做到软硬解逻辑一致。
当前的ijkplayer播放框架中，为了做到Android和iOS跨平台的设计，在Native层直接调用Java MediaCodec的接口。如果将API级别提高，在Native层调用NDK MediaCodec接口并输出YUV数据，可以拿到解码后的YUV数据，也能保证软硬解渲染通路的一致性。
当前测试数据不充分，两种方式哪种性能、系统占用更优，还需要做更多的评估工作。
Android NDK MediaCodec在ijkplayer中的实践
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原文地址：https://www.cnblogs.com/jukan/p/9845673.html
