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從API 21（Android 5.0）開始Android提供C層的NDK MediaCodec的接口。

Java MediaCodec是對NDK MediaCodec的封裝，ijkplayer硬解通路一直使用的是Java MediaCodec接Surface的方式。

本文的主要內容是：在ijkplayer框架內適配NDK MediaCodec，不再使用Surface輸出，改用YUV輸出達到軟硬解通路一致的渲染流程。

下文提到的Java MediaCodec，如果不做特別說明，都指的Surface 輸出。
下文提到的NDK MediaCodec，如果不做特別說明，都指的YUV 輸出。

1. ijkplayer硬解碼的過程

在增加NDK MediaCodec硬解流程之前，先簡要說明Java MediaCodec的流程:

Android Java MediaCodec

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圖中主要有三個步驟：AVPacket->Decode->AVFrame;

read線程讀到packet，放入packet queue；

解碼得到一幀AVFrame，放入picture queue；

從picture queue取出一幀，渲染AVFrame（overlay）。

數據來源AVPacket不變，目標AVFrame不變，現在我們將步驟2 Decode中的Java Mediacodec替換成 Ndk Mediacodec ，其他地方都不需要改動。
但是有一點需要注意：我們從NDK MediaCodec得到的YUV數據，并不是像Java Mediacodec得到的是一個index，所以NDK MediaCodec解碼后渲染部分和軟解流程一樣，都是基于OpenGL。

1.1 打開視頻流

在stream_component_open()函數打開解碼器，以及創建解碼線程：

//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軟解碼器默認打開，接著由IJKFF_Pipeline（IOS／Android），創建ffpipeline_open_video_decoder硬解解碼器結構體IJKFF_Pipenode。

1.2 創建解碼器

ffpipeline_open_video_decoder()會根據設置創建硬解碼器或軟解碼器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; }

硬解碼器創建失敗會切到軟解碼器。

1.3 啟動解碼線程

啟動解碼線程decoder_start()：

//ff_ffplayer.c int ffpipenode_run_sync(IJKFF_Pipenode *node) { return node->func_run_sync(node); }

IJKFF_Pipenode會根據func_run_sync函數指針，具體啟動軟解還是硬解線程。

1.4 解碼線程工作

//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); ... } }

可以看到解碼線程又創建了子線程，enqueue_thread_func()主要是用來將壓縮數據（H.264/H.265）放入解碼器，這樣往解碼器放數據在enqueue_thread_func()里面，從解碼器取數據在func_run_sync()里面；

drain_output_buffer()從解碼器取出一個AVFrame，但是這個AVFrame->data為NULL并沒有數據，其中AVFrame->opaque指針指向一個SDL_AMediaCodecBufferProxy結構體：

struct SDL_AMediaCodecBufferProxy {int buffer_id; int buffer_index; int acodec_serial; SDL_AMediaCodecBufferInfo buffer_info; };

這些成員由硬解器SDL_AMediaCodecFake_dequeueOutputBuffer得來，它們在視頻渲染的時候會用到；

將AVFrame放入待渲染隊列。

2. 增加NDK MediaCodec解碼

根據上面的解碼流程，增加NDK MediaCodec就只需2個關鍵步驟:

創建IJKFF_Pipenode；

創建相應的解碼線程。

2.1 新建pipenode

為NDK MediaCodec創建一個IJKFF_Pipenode。在func_open_video_decoder()打開解碼器時，軟件解碼器和Java Mediacodec都需要創建一個IJKFF_Pipenode，其中IJKFF_Pipenode->opaque為自定義的解碼結構體指針，所以定義一個IJKFF_Pipenode_Ndk_MediaCodec_Opaque結構體。

//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;

里面有兩個比較重要的成員AMediaFormat、AMediaCodec，他們就是native層的編解碼器和媒體格式。定義函數ffpipenode_create_video_decoder_from_android_ndk_mediacodec()創建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的接口是一樣的 。然后打開解碼器就可以改為：

//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; }

2.2 創建解碼線程func_run_sync

func_run_sync()也會再創建一個子線程enqueue_thread_func(),用于往解碼器放數據：

//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; }

從解碼器拿到解碼后的數據buffer;

填充AVFrame結構體，申請相應大小的內存，由于我們設置解碼器的輸出格式是YUV420P，所以frame->format = AV_PIX_FMT_YUV420P，然后將buffer拷貝到frame->data;

放入待渲染隊列ffp_queue_picture，至此渲染線程就能像軟解一樣取到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; }

往解碼器放數據在enqueue_thread_func()線程里面，解碼的整體流程和Java MediaCodec一樣

2.3 其他需要修改的地方

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，可能是因為API級別<21，修改Application.mk：

APP_PLATFORM := android-21

3. 性能分析

測試情況使用的設備為Oppo R11 Plus（Android 7.1.1），測試序列H. 264 (1920x1080 25fps)視頻，Java MediaCodec和NDK MediaCodec解碼時CPU及GPU的表現：

Java MediaCodec CPU 占用大約在5%左右

Java MediaCodec解碼CPU表現

NDK MediaCodec CPU占用大約在12%左右

NDK MediaCodec解碼CPU表現

Java MediaCodec GPU占用表現

Java MediaCodec解碼GPU表現

NDK MediaCodec GPU占用表現

NDK MediaCodec解碼GPU表現

3.1 測試數據分析

NDK MediaCodec的CPU占比大約高出7%，但是GPU表現較好。

CPU為什么會比Java MediaCodec解碼時高呢？
我們這里一直評估的Java MediaCodec，都指的Surface輸出。這意味著接口內部完成了解碼和渲染工作，高度封裝的解碼和渲染，內部做了一些數據傳遞優化的工作。同時ijkplayer進程的CPU占用并不能體現MediaCodec本身的耗用。

3.2 后續優化

有一個原因是不可忽略的：在從解碼器拿到buffer時，會先申請內存，然后拷貝得到AVFrame。但這一步也可以優化，直接將buffer指向AVFrame->data，然后在OpenGL渲染完成之后，調用AMediaCodec_releaseOutputBuffer將buffer還給解碼器，這樣就需要修改渲染的代碼，不能做到軟硬解邏輯一致。

4. 總結

當前的ijkplayer播放框架中，為了做到Android和iOS跨平臺的設計，在Native層直接調用Java MediaCodec的接口。如果將API級別提高，在Native層調用NDK MediaCodec接口并輸出YUV數據，可以拿到解碼后的YUV數據，也能保證軟硬解渲染通路的一致性。
當前測試數據不充分，兩種方式哪種性能、系統占用更優，還需要做更多的評估工作。

作者：金山視頻云
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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Android NDK MediaCodec在ijkplayer中的实践的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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