微信Android视频编码爬过的那些坑

Google针对摄像头以及视频编码相关的API，控制力一直非常差，导致不同厂商对这两个 API的实现有不少差异，而且从API的设计来看，一直以来优化也相当有限，甚至有人认为这是“Android 上最难用的API之一”。以微信为例，在Android设备录制一个540P的MP4 文件，大体上遵循以下流程：图1Android视频流编码流程图从摄像头输出的YUV帧经过预处理之后，送入编码器， 在Android平台上，微信在开发视频编码功能时遇到了一系列挑战，主要与Google提供的摄像头和视频编码API的不一致性及局限性有关。这些API被认为在控制和优化方面存在缺陷，导致不同制造商在实现上存在差异，增加了开发者的工作难度。下面将详细讨论在微信Android视频编码过程中遇到的两个关键问题：视频编码器的选择和YUV帧的预处理。 1. 视频编码器的选择：硬编 vs 软编 在Android中，通常有两种主要的视频编码选择——MediaCodec和FFmpeg+x264/openh264。MediaCodec是自API 16以来Google提供的一个底层音视频编解码API，它允许直接利用硬件加速进行视频的编码和解码。MediaCodec的工作原理包括输入和输出两个队列，分别处理原始YUV数据和编码后的H.264流。然而，MediaCodec的使用并不简单，尤其是在颜色格式匹配和兼容性方面。 颜色格式问题是一个突出的挑战。Android摄像头默认输出的YUV格式通常是NV21，但不是所有设备的MediaCodec都支持NV21作为输入。开发者需要查询codecInfo.getCapabilitiesForType来确定设备支持的YUV格式，并可能需要将摄像头输出的NV21转换为其他格式，如YUV420P，以确保视频编码的正确性。 2. YUV帧的快速预处理：镜像、缩放、旋转 在录制视频时，通常需要对摄像头输出的YUV帧进行预处理，如镜像、缩放和旋转，以适应不同设备的方向和显示需求。对于MediaCodec，这意味着在编码前必须完成这些操作，这可能会影响性能。预处理步骤需要高效地执行，以免降低帧率或增加功耗。 预处理的实现通常涉及计算像素的映射，尤其是处理旋转时，可能需要将整个图像复制到新的缓冲区。对于缩放，可以使用双线性插值等算法，但这些操作都需要考虑效率，以避免对实时编码性能造成显著影响。 3. 使用FFmpeg+x264/openh264的考虑 另一种选择是使用开源库FFmpeg，它包含了x264和openh264等编码库，可以在软件层面进行视频编码。FFmpeg提供了更高级别的接口，使得处理颜色格式转换和预处理更加灵活。然而，软件编码通常比硬件编码慢，可能导致更高的CPU占用和电池消耗。在性能至关重要的情况下，如直播或高质量视频录制，开发者可能倾向于使用MediaCodec，尽管它有上述的挑战。 总结来说，微信在Android上的视频编码需要克服API的不一致性和设备兼容性问题，同时还需要有效地处理YUV帧的预处理，以保证视频质量。通过精心设计和优化，即使面临这些困难，也能实现高效、稳定的视频录制功能。对于其他开发者来说，理解这些挑战并学习如何有效应对是构建高性能Android视频应用的关键。