硬解碼播放器上如何實現截GIF功能？

都有米發表於2019-02-28
播放器

現在主流的播放器都提供了錄製GIF圖的功能。GIF圖就是將一幀幀連續的影像連續的展示出來，形成動畫。所以生成GIF圖可以分成兩步，首先要獲取一組連續的影像，第二步是將這組影像合成一個GIF檔案。關於GIF檔案合成，網路上有很多開源的工具類。我們今天主要來看下如何從播放器中獲取一組截圖。話不多說先了解下視訊播放的流程。

播放流程

1.1、解碼後從影像幀池中獲取影像幀資料

從上面流程圖中可以看出，截圖只需要獲取解碼後的影像幀資料即可，即從影像幀池中拿出指定幀影像就好了。當我們使用FFmpeg軟解碼播放時，影像幀池在我們自己的程式碼裡，所以我們可以拿到任意幀。但是但我們使用系統MediaCodec介面硬解碼播放視訊時，視訊解碼都是系統的MediaCodec模組來做的，如果我們想要從MediaCodec裡拿出影像幀資料來就得研究MediaCodec的介面了。

MediaCodec

MediaCodec的工作流程如上圖所示。MediaCodec類是Android底層多媒體框架的一部分，它用來訪問底層編解碼元件，通常與MediaExtractor、MediaSync、Image、Surface和AudioTrack等類一起使用。

簡單的說，編解碼器（Codec）的功能就是把輸入的原始資料處理成可用的輸出資料。它使用一組input buffer和一組output buffer來非同步的處理資料。一個簡單的資料處理流程大致分三步：

  1. 從MediaCodec獲取一個input buffer，然後把從資料來源中拆包出來的原始資料填到這個input buffer中；
  2. 把填滿原始資料的input buffer送到MediaCodec中，MediaCodec會將這些原始資料解碼成影像幀資料，並將這些影像幀資料放入到output buffer中；
  3. 從MediaCodec中獲取一個有可用影像幀資料output buffer，然後可以將output buffer輸出到surface或者bitmap中就可以渲染到螢幕或者儲存在圖片檔案中了。
MediaFormat format = MediaFormat.createVideoFormat(MediaFormat.MIMETYPE_VIDEO_AVC, mWidth, mHeight);
String mime = format.getString(MediaFormat.KEY_MIME);

// 建立視訊解碼器，配置解碼器
MediaCodec mVideoDecoder = MediaCodec.createDecoderByType(mime);
mVideoDecoder.configure(format, surface, null, 0);

// 1、獲取input buffer，將原始視訊資料包塞到input buffer中
int inputBufferIndex = mVideoDecoder.dequeueInputBuffer(50000);
ByteBuffer buffer = mVideoDecoder.getInputBuffer(inputBufferIndex);

// 2、將帶有原始視訊資料的input buffer送到MediaCodec中解碼，解碼資料會放置到output buffer中
mVideoDecoder.queueInputBuffer(mVideoBufferIndex, 0, size, presentationTime, 0);

// 3、獲取帶有視訊幀資料的output buffer，釋放output buffer時會將資料渲染到在配置解碼器時設定的surface上
int outputBufferIndex = mVideoDecoder.dequeueOutputBuffer(info, 10000);
mVideoDecoder.releaseOutputBuffer(outputBufferIndex, render);
複製程式碼

上面是使用MediaCodec播放視訊的基本流程。我們的目標是在這個播放過程中獲取到一幀視訊圖片。從上面的過程可以看到在獲取視訊幀資料的output buffer方法dequeueOutputBuffer返回的不是一個buffer物件，而只是一個buffer序列號，渲染時只將這個outputBufferIndex傳遞給MediaCodec，MediaCodec就會將對應index的渲染到初始配置是設定的surface中。要實現截圖就得獲取到output buffer的資料，我們現在需要的一個通過outputBufferIndex獲取到output buffer方法。看了下MediaCodec的介面還真有這樣的方法，詳細如下：

/**
 * Returns a read-only ByteBuffer for a dequeued output buffer
 * index. The position and limit of the returned buffer are set
 * to the valid output data.
 *
 * After calling this method, any ByteBuffer or Image object
 * previously returned for the same output index MUST no longer
 * be used.
 *
 * @param index The index of a client-owned output buffer previously
 *              returned from a call to {@link #dequeueOutputBuffer},
 *              or received via an onOutputBufferAvailable callback.
 *
 * @return the output buffer, or null if the index is not a dequeued
 * output buffer, or the codec is configured with an output surface.
 *
 * @throws IllegalStateException if not in the Executing state.
 * @throws MediaCodec.CodecException upon codec error.
 */
@Nullable
public ByteBuffer getOutputBuffer(int index) {
    ByteBuffer newBuffer = getBuffer(false /* input */, index);
    synchronized(mBufferLock) {
        invalidateByteBuffer(mCachedOutputBuffers, index);
        mDequeuedOutputBuffers.put(index, newBuffer);
    }
    return newBuffer;
}
複製程式碼

注意介面文件對返回值的描述 return the output buffer, or null if the index is not a dequeued output buffer, or the codec is configured with an output surface. 也就是說如果我們在初始化MediaCodec時設定了surface，那麼我們通過這個介面獲取到的output buffer都是null。原因是當我們給MediaCodec時設定了surface作為資料輸出物件時，output buffer直接使用的是native buffer沒有將資料對映或者拷貝到ByteBuffer中，這樣會使影像渲染更加高效。播放器主要的最主要的功能還是要播放，所以設定surface是必須的，那麼在拿不到放置解碼後視訊幀資料的ByteBuffer的情況下，我們改怎麼實現截圖功能呢？

1.2、渲染後從View中獲取影像幀資料

這時我們轉換思路，既然硬解碼後的影像幀資料不方便獲取（方案1），那麼我們能不能等到影像幀資料渲染到View上後再從View中去獲取資料呢（方案2）？

截圖方案
我們視訊播放器使用的SurfaceVIew + MediaCodec的方式來實現的。那我們來調研下從SurfaceVIew 中獲取影像的技術實現。然後我們就有了這篇文章《為啥從SurfaceView中獲取不到圖片？》。結束就是從SurfaceView無法獲取到渲染出來的影像。為了獲取視訊截圖我們換用TextureView + MediaCodec的方式來實現播放。從TextureView中獲取當前顯示幀影像方法如下。

/**
 * <p>Returns a {@link android.graphics.Bitmap} representation of the content
 * of the associated surface texture. If the surface texture is not available,
 * this method returns null.</p>
 *
 * <p>The bitmap returned by this method uses the {@link Bitmap.Config#ARGB_8888}
 * pixel format.</p>
 *
 * <p><strong>Do not</strong> invoke this method from a drawing method
 * ({@link #onDraw(android.graphics.Canvas)} for instance).</p>
 *
 * <p>If an error occurs during the copy, an empty bitmap will be returned.</p>
 *
 * @param width The width of the bitmap to create
 * @param height The height of the bitmap to create
 *
 * @return A valid {@link Bitmap.Config#ARGB_8888} bitmap, or null if the surface
 *         texture is not available or width is &lt;= 0 or height is &lt;= 0
 *
 * @see #isAvailable()
 * @see #getBitmap(android.graphics.Bitmap)
 * @see #getBitmap()
 */
public Bitmap getBitmap(int width, int height) {
    if (isAvailable() && width > 0 && height > 0) {
        return getBitmap(Bitmap.createBitmap(getResources().getDisplayMetrics(),
                width, height, Bitmap.Config.ARGB_8888));
    }
    return null;
}
複製程式碼

到目前為止完成了一小步，實現了從播放器中獲取一張影像的功能。接下來我們看下如何獲取一組影像。

1.3 獲取一組連續的影像

單張影像都獲取成功了，獲取多張影像還難嗎？由於我們獲取圖片的方式是等到影像在View中渲染出來後再從View中獲取的。那麼問題來了，如要生成一張播放時長為5s的GIF，收集這組影像是不是真的得持續5s，讓5s內所有資料都在View上渲染了一次才能收集到呢？這種體驗肯定是不允許的，為此我們使用類似倍速播放的功能，讓5s內的影像資料快速的在View上渲染一遍，以此來快速的獲取5s類的影像資料。

if (isScreenShot) {
    // GIF圖不需要所有幀資料，定義每秒5張，那麼每200ms渲染一幀資料即可
    render = (info.presentationTimeUs - lastFrameTimeMs) > 200;
}else{
    // 同步音訊的時間
    render = mediaPlayer.get_sync_info(info.presentationTimeUs) != 0;
}

if (render) {
    lastFrameTimeMs = info.presentationTimeUs;
}

mVideoDecoder.releaseOutputBuffer(mVideoBufferIndex, render);
複製程式碼

如上述程式碼所示，在截圖模式下影像渲染不在與音訊同步，這樣就實現了影像快速渲染。另外就是GIF圖每秒只有幾張圖而已，這裡定義是5張，那麼只需要從視訊源的每秒30幀資料中選出5張圖渲染出來即可。這樣我們就快速的獲取到了5s的影像資料。

獲取到所需的影像資料以後，剩下的就是合成GIF檔案了。那這樣就實現了在使用MediaCodec硬解碼播放視訊的情況下生成GIF圖的需求。

相關文章