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android ffmpeg+OpenGL播放yuv+openSL 快放 慢放 視訊播放器

阿新 • • 發佈：2019-01-22

這裡是完整的音視訊播放器，功能如下（這裡有iOS版的）：
這裡寫圖片描述
視訊是通過opengl 播放yuv資料，音訊是opensl播放。
app執行流程如下圖：
這裡寫圖片描述
紅色虛線內的是一個執行緒的執行，總共涉及到四個執行緒。
java層幾乎沒有播放器的內容，ffmpeg，opengl，opensl都是在c++層執行，所以可以原封不動的遷移到其他平臺，如ios，不過c/c++程式碼ios程式設計師看起來不太友好，有ios版的，ios版的有yuv->RGB->image的方法，有ffmpeg解碼播放流程圖，解碼播放流程一目瞭然。
看一下app表現，小米6播放每分鐘100M等級的視訊：
播放每分鐘100M等級的視訊
可以看到cpu使用在10%左右，很省電了有沒有100M每分鐘，一部電影是十幾G的清晰度。
再看常規清晰度720p：
這裡寫圖片描述


cpu消耗只有3%左右，這也就是直播清晰度了，這cpu消耗還能說什麼。
看記憶體優化：
這裡寫圖片描述
整個播放過程native層記憶體佔用都在15M左右波動，Graphics佔用記憶體也沒變化，播放過程中記憶體釋放很到位，沒有記憶體增長。大家可以自行測試。
這裡給大家看下ffmpeg解碼程式碼：
FFmpeg.h

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// Created by huizai on 2017/11/22.
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#ifndef FFMPEG_DEMO_FFMPEGDECODER_H
#define FFMPEG_DEMO_FFMPEGDECODER_H
#include "JniDefine.h"
#include "YUV_GL_DATA.h"
 


extern "C" {
//編碼
#include "libavcodec/avcodec.h"
//封裝格式處理
#include "libavformat/avformat.h"
//畫素處理
#include "libswscale/swscale.h"
#include "libswresample/swresample.h"
}

//定義音訊重取樣後的引數
#define SAMPLE_SIZE 16
#define SAMPLE_RATE 44100
#define CHANNEL     2


typedef struct  FFmpeg{
    int                       totleMs;
//音訊播放時間
 

    int                       aFps;
//視訊播放時間
    int                       vFps;
//視訊流索引
    int                       videoStreamIndex;
    int                       audioStreamIndex;
    int                       sampleRate;
    int                       sampleSize;
    int                       channel;
//音訊貞資料的長度
    int                       pcmDataLength;

    AVFormatContext         * pFormatCtx;
    AVCodecContext          * pVideoCodecCtx;
    AVCodecContext          * pAudioCodecCtx;
    AVFrame                 * pYuv;
    AVFrame                 * pPcm;
    AVCodec                 * pVideoCodec; //視訊解碼器
    AVCodec                 * pAudioCodec; //音訊解碼器
    struct SwsContext       * pSwsCtx;
    SwrContext              * pSwrCtx;
    const char              * url;
    AVPacket                  pkt;
    char                    * audioData;
    H264YUV_Frame             yuvFrame;
}Decoder;

int   OpenAndInitDecoder(Decoder * decoder);
int   Read(Decoder * decoder);
int   Decode(Decoder * decoder,AVPacket packet);
int   YuvToGLData(Decoder *decoder);
int   ToPcm(Decoder * decoder,AACFrame * frame);
void  printError(const char* flag,int ret);
double r2d(AVRational r);
#endif //FFMPEG_DEMO_FFMPEGDECODER_H
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FFmpeg.cpp

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// Created by huizai on 2017/11/22.
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#include "FFmpeg.h"


int OpenAndInitDecoder(Decoder * decoder){

    //1.註冊所有元件
    av_register_all();
    avformat_network_init();
    //2.開啟輸入視訊檔案
    //封裝格式上下文，統領全域性的結構體，儲存了視訊檔案封裝格式的相關資訊
    decoder->pFormatCtx = avformat_alloc_context();
    int ret = avformat_open_input(&decoder->pFormatCtx, decoder->url, NULL, NULL);
    if (ret != 0) {
        return  ret;
    } else{
        FFLOGI("視訊長度：%d",decoder->pFormatCtx->duration);
    }
    decoder->totleMs = (int)(decoder->pFormatCtx->duration/AV_TIME_BASE)*1000;
    avformat_find_stream_info(decoder->pFormatCtx, NULL);
    //分別找到音訊視訊解碼器並開啟解碼器
    for (int i = 0; i < decoder->pFormatCtx->nb_streams; i++) {
        AVStream *stream = decoder->pFormatCtx->streams[i];
        AVCodec * codec = avcodec_find_decoder(stream->codecpar->codec_id);
        AVCodecContext * codecCtx = avcodec_alloc_context3(codec);
        avcodec_parameters_to_context(codecCtx, stream->codecpar);

        if (codecCtx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_VIDEO) {
            printf("video\n");
            decoder->videoStreamIndex = i;
            decoder->pVideoCodec  = codec;
            decoder->pVideoCodecCtx = codecCtx;
            int err = avcodec_open2(decoder->pVideoCodecCtx, decoder->pVideoCodec, NULL);
            if (err != 0) {
                char buf[1024] = {0};
                av_strerror(err, buf, sizeof(buf));
                printf("open videoCodec error:%s", buf);
                return false;
            }
        }
        if (codecCtx->codec_type == AVMEDIA_TYPE_AUDIO) {
            printf("audio\n");
            decoder->audioStreamIndex = i;
            decoder->pAudioCodec  = codec;
            decoder->pAudioCodecCtx = codecCtx;
            int err = avcodec_open2(decoder->pAudioCodecCtx, decoder->pAudioCodec, NULL);
            if (err != 0) {
                char buf[1024] = {0};
                av_strerror(err, buf, sizeof(buf));
                printf("open audionCodec error:%s", buf);
                return false;
            }
            if (codecCtx->sample_rate != SAMPLE_RATE) {
                decoder->sampleRate = codecCtx->sample_rate;
            }
        }
    }
    decoder ->pYuv = av_frame_alloc();
    decoder ->pPcm = av_frame_alloc();
    decoder ->channel = CHANNEL;
    decoder ->sampleSize = SAMPLE_SIZE;
    decoder ->sampleRate = decoder->pAudioCodecCtx->sample_rate;
   // printf("open acodec success! sampleRate:%d  channel:%d  sampleSize:%d fmt:%d\n",
         //  decoder->sampleRate,decoder->channel,decoder->sampleSize,decoder->pAudioCodecCtx->sample_fmt);
    FFLOGI("open acodec success! sampleRate:%d  channel:%d  fmt:%d\n",
           decoder->pAudioCodecCtx->sample_rate,decoder->pAudioCodecCtx->channels,decoder->pAudioCodecCtx->sample_fmt);
    return  ret;
}
int  Read(Decoder * decoder){

    //這裡先不加執行緒鎖，在啟動多執行緒的地方統一加鎖
    // AVPacket * pkt = malloc(sizeof(AVPacket));
    if (!decoder->pFormatCtx) {
        return -1;
    }
    int err = av_read_frame(decoder->pFormatCtx,&decoder->pkt);
    if (err != 0) {
        printError("av_read_pkt_error:",err);
        if (err == -541478725){
            //讀取檔案結束
            return -9;
        }
        return  -2;
    }
    return  0;
}
int Decode(Decoder* decoder,AVPacket packet){
    if (!decoder->pFormatCtx) {
        return -1;
    }
    //分配AVFream 空間
    if (decoder->pYuv == NULL) {
        decoder->pYuv = av_frame_alloc();
    }
    if (decoder->pPcm == NULL) {
        decoder->pPcm = av_frame_alloc();
    }
    AVCodecContext * pCodecCtx;
    AVFrame * tempFrame;
    if (packet.stream_index == decoder->videoStreamIndex) {
        pCodecCtx = decoder->pVideoCodecCtx;
        tempFrame = decoder->pYuv;
    }else if (packet.stream_index == decoder->audioStreamIndex){
        pCodecCtx = decoder->pAudioCodecCtx;
        tempFrame = decoder->pPcm;
    }else{
        return -1;
    }
    if (!pCodecCtx) {
        return -1;
    }
    int re = avcodec_send_packet(pCodecCtx,&packet);
    if (re != 0) {
        char errorBuf[1024] = {0};
        av_make_error_string(errorBuf,1024,re);
        FFLOGE("send pkt error:%s",errorBuf);
        return -1;
    }
    re = avcodec_receive_frame(pCodecCtx, tempFrame);
    if (re != 0) {
        char errorBuf[1024] = {0};
        av_make_error_string(errorBuf,1024,re);
        FFLOGE("receive av_data error:%s",errorBuf);
        return -1;
    }
    if (packet.stream_index == decoder->videoStreamIndex) {
        decoder->vFps = (int)((packet.pts * r2d(decoder->pFormatCtx->streams[decoder->videoStreamIndex]->time_base))*1000);
    }else if (packet.stream_index == decoder->audioStreamIndex){
        decoder->aFps = (int)((packet.pts * r2d(decoder->pFormatCtx->streams[decoder->audioStreamIndex]->time_base))*1000);
    }
    FFLOGI("[D]");
    return 0;
}
int Min(int a,int b){
    return a>b?b:a;
}
void copyDecodedFrame(unsigned char *src, unsigned char *dist,int linesize, int width, int height)
{
    width = Min(linesize, width);
    if (sizeof(dist) == 0) {
        return;
    }
    for (int i = 0; i < height; ++i) {
        memcpy(dist, src, width);
        dist += width;
        src += linesize;
    }
}

int   YuvToGLData(Decoder *decoder){
    if (!decoder->pFormatCtx || !decoder->pYuv ||decoder-> pYuv->linesize[0] <= 0) {
        return -1;
    }
    //把資料重新封裝成opengl需要的格式
    unsigned int lumaLength= (unsigned int)(decoder->pYuv->height)*(Min(decoder->pYuv->linesize[0], decoder->pYuv->width));
    unsigned int chromBLength=(unsigned int)((decoder->pYuv->height)/2)*(Min(decoder->pYuv->linesize[1], (decoder->pYuv->width)/2));
    unsigned int chromRLength=(unsigned int)((decoder->pYuv->height)/2)*(Min(decoder->pYuv->linesize[2], (decoder->pYuv->width)/2));

    decoder->yuvFrame.luma.dataBuffer = (unsigned char*)malloc(lumaLength);
    decoder->yuvFrame.chromaB.dataBuffer = (unsigned char*)malloc(chromBLength);
    decoder->yuvFrame.chromaR.dataBuffer = (unsigned char*)malloc(chromRLength);

    decoder->yuvFrame.width=(unsigned int)decoder->pYuv->width;
    decoder->yuvFrame.height=(unsigned int)decoder->pYuv->height;

    if (decoder->pYuv->height <= 0) {
        free(decoder->yuvFrame.luma.dataBuffer);
        free(decoder->yuvFrame.chromaB.dataBuffer);
        free(decoder->yuvFrame.chromaR.dataBuffer);
        return -1;
    }

    copyDecodedFrame(decoder->pYuv->data[0],decoder->yuvFrame.luma.dataBuffer,decoder->pYuv->linesize[0],
                     decoder->pYuv->width,decoder->pYuv->height);
    copyDecodedFrame(decoder->pYuv->data[1], decoder->yuvFrame.chromaB.dataBuffer,decoder->pYuv->linesize[1],
                     decoder->pYuv->width / 2,decoder->pYuv->height / 2);
    copyDecodedFrame(decoder->pYuv->data[2], decoder->yuvFrame.chromaR.dataBuffer,decoder->pYuv->linesize[2],
                     decoder->pYuv->width / 2,decoder->pYuv->height / 2);
    return 0;
}
int ToPcm(Decoder * decoder,AACFrame * frame){
    if (!decoder->pFormatCtx || !decoder->pPcm) {
        return -1;
    }
   // printf("sample_rate:%d,channels:%d,sample_fmt:%d,channel_layout:%llu,nb_samples:%d\n",pAudioCodecCtx->sample_rate,pAudioCodecCtx->channels,pAudioCodecCtx->sample_fmt,pAudioCodecCtx->channel_layout,pPcm->nb_samples);
    //音訊重取樣
    if (decoder->pSwrCtx == NULL) {
        decoder->pSwrCtx = swr_alloc();
        swr_alloc_set_opts(decoder->pSwrCtx,
                           AV_CH_LAYOUT_STEREO,//2聲道立體聲
                           AV_SAMPLE_FMT_S16,  //取樣大小 16位
                           decoder->sampleRate,
                           decoder->pAudioCodecCtx->channel_layout,
                           decoder->pAudioCodecCtx->sample_fmt,// 樣本型別
                           decoder->pAudioCodecCtx->sample_rate,
                           0, 0);
        int ret = swr_init(decoder->pSwrCtx);
        char errorBuf[1024] = {0};
        av_make_error_string(errorBuf,1024,ret);
        FFLOGE("swr_init error:%s",errorBuf);
    }
    uint8_t * tempData[1];
    tempData[0] = (uint8_t*)frame->dataBuffer;
    int len = swr_convert(decoder->pSwrCtx, tempData, 10000, (const uint8_t**)decoder->pPcm->data,decoder->pPcm->nb_samples);
    if (len < 0) {
        char errbuf[1024] = {0};
        FFLOGE("swr_convert error:%d",len);
        return 0;
    }
    int outSize = av_samples_get_buffer_size(NULL,
                                             CHANNEL,
                                             len,
                                             AV_SAMPLE_FMT_S16,0);
    frame->length = (unsigned int)outSize;
    FFLOGI("nb_smples:%d,des_smples:%d,outSize:%d",decoder->pPcm->nb_samples,len,outSize);
    return 0;
}

void printError(const char * flag,int ret){
    char errorbuf[1024] = {0};
    av_make_error_string(errorbuf, 1024, ret);
    FFLOGE("%s,ret:%d,%s", flag, ret, errorbuf);
}
double r2d(AVRational r){
    return r.num == 0 || r.den == 0 ? 0.:(double)r.num/(double)r.den;
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可以跟iOS版的對比一下，根本沒區別，都是一樣的，要不怎麼說跨平臺技術呢。程式碼說明可以去看ios版的有簡單說明。也可以下載原始碼debug進行了解。

說明一點，想要做優化的，就是我這裡執行緒鎖加的很粗糙，這樣會造成不同執行緒對資源的等待，會有點點不流暢，應該精細到每一句就好了，自己去調吧。

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