匯總Android視頻錄制中常見問題
本文分享自己在視頻錄制播放過程中遇到的一些問題，主要包括：
- 視頻錄制流程
- 視頻預覽及SurfaceHolder
- 視頻清晰度及文件大小
- 視頻文件旋轉
一、視頻錄制流程
以微信為例，其錄制觸發(fā)為按下（?。╀浿瓢粹o，結束錄制的觸發(fā)條件為松開錄制按鈕或錄制時間結束，其流程大概可以用下圖來描述。
1.1、開始錄制
根據(jù)上述流程及項目的編程慣例，可在onCreate()定義如下函數(shù)來完成功能：
初始化過程主要包括View，Data以及Listener三部分。在初始化View時，添加攝像頭預覽，添加倒計時文本組件，設置初始狀態(tài)UI組件的可見；初始化Data時，從Intent中獲取初始數(shù)據(jù)；初始化Listener時，分別對錄制觸發(fā)按鈕，保存/取消視頻錄制按鈕以及視頻預覽界面添加監(jiān)聽。
當系統(tǒng)初始化成功后，等待用戶按下錄制按鈕，因此在錄制按鈕的監(jiān)聽中，需要完成以下功能：錄制，計時，更新界面組件。
if(isRecording) {
mMediaRecorder.stop();
releaseMediaRecorder();
mCamera.lock();
isRecording = false;
}
if(startRecordVideo()) {
startTimeVideoRecord();
isRecording = true;
}
首先判斷當前錄制狀態(tài)，如果正在錄制，則先停止錄制，釋放MediaRecorder資源，鎖定攝像頭，置位錄制狀態(tài)；然后開始視頻錄制startRecordVideo，其boolean型返回值表征是否啟動成功，啟動成功后，開始視頻錄制計時，并且置位錄制狀態(tài)。startRecordVideo涉及MediaRecorder的配置，準備以及啟動。
翻譯成代碼如下：
private boolean startRecordVideo() {
configureMediaRecorder();
if(!prepareConfiguredMediaRecorder()) {
return false;
}
mMediaRecorder.start();
return true;
}
1.2、結束錄制
根據(jù)上述流程圖可知，結束錄制的觸發(fā)條件為松開錄制按鈕或計時時間到。在結束錄制方法中，需要釋放MediaRecorder，開始循環(huán)播放已錄制視頻，設置界面更新等。
翻譯成代碼如下：
private void stopRecordVideo() {
releaseMediaRecorder();
// 錄制視頻文件處理
if(currentRecordProgress < MIN_RECORD_TIME) {
Toast.makeText(VideoInputActivity.this, "錄制時間太短", Toast.LENGTH_SHORT).show();
} else {
startVideoPlay();
isPlaying = true;
setUiDisplayAfterVideoRecordFinish();
}
currentRecordProgress = 0;
updateProgressBar(currentRecordProgress);
releaseTimer();
// 狀態(tài)設置
isRecording = false;
}
二、視頻預覽及SurfaceHolder
視頻預覽采用SurfaceView，相比于普通的View，SurfaceView在一個新起的單獨線程中繪制畫面，該實現(xiàn)的優(yōu)點是更新畫面不會阻塞UI主線程，缺點是會帶來事件同步的問題。當然，這涉及到UI事件的傳遞以及線程同步。
在實現(xiàn)中，通過繼承SurfaceView組件來實現(xiàn)自定義預覽控件。首先，SurfaceView的getHolder()方法會返回SurfaceHolder，需要為SurfaceHolder添加SurfaceHolder.Callback回調；其次，重寫surfaceCreated、surfaceChanged和surfaceDestroyed實現(xiàn)。
2.1、構造器
構造器包含了初始化域以及添加上述回調的過程。
public CameraPreview(Context context, Camera camera) {
super(context);
mCamera = camera;
mSupportedPreviewSizes = mCamera.getParameters().getSupportedPreviewSizes();
mHolder = getHolder();
mHolder.addCallback(this);
mHolder.setType(SurfaceHolder.SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS);
}
這里需要說明mSupportedPreviewSizes，由于攝像頭支持的預覽尺寸由Camera本身的參數(shù)決定，因此需要首先獲取其所支持的預覽尺寸。
2.2、預覽尺寸的設置
從Google官方的Camera示例程序中可以看出，選擇預覽尺寸的標準是（1）攝像頭支持的預覽尺寸的寬高比與SurfaceView的寬高比的絕對差值小于0.1；（2）在（1）獲得的尺寸中，選取與SurfaceView的高的差值最小的。通過代碼對這兩個標準進行了實現(xiàn)，這里貼一下官方的代碼：
public Camera.Size getOptimalPreviewSize(List<Camera.Size> sizes, int w, int h) {
final double ASPECT_TOLERANCE = 0.1;
double targetRatio = (double) w / h;
if (sizes == null) {
return null;
}
Camera.Size optimalSize = null;
double minDiff = Double.MAX_VALUE;
int targetHeight = h;
for (Camera.Size size : sizes) {
double ratio = (double) size.width / size.height;
if (Math.abs(ratio - targetRatio) > ASPECT_TOLERANCE)
continue;
if (Math.abs(size.height - targetHeight) < minDiff) {
optimalSize = size;
minDiff = Math.abs(size.height - targetHeight);
}
}
if (optimalSize == null) {
minDiff = Double.MAX_VALUE;
for (Camera.Size size : sizes) {
if (Math.abs(size.height - targetHeight) < minDiff) {
optimalSize = size;
minDiff = Math.abs(size.height - targetHeight);
}
}
}
return optimalSize;
}
在加載預覽畫面時，需要考慮Camera支持的尺寸（getSupportedPreviewSizes）和加載預覽畫面的SurfaceView的尺寸（layout_width/layout_height），在預覽階段，兩者之間的關系直接影響清晰度及圖像拉伸。對于Camera的尺寸，由于設備的硬件差異，不同設備支持的尺寸存在差異，但在默認情況（orientation=landscape）下，其width>height。以HTC609d為例，Camera支持的分辨率為1280*720（16：9）……640*480（4：3）……480*320（3：2）等十多種，而其屏幕的分辨率為960*540（16：9）。因此，很容易得到以下結論：（1）當Camera預覽尺寸小于SurfaceView尺寸較多時，預覽畫面就不清晰；（2）Camera預覽尺寸寬高比與SurfaceView寬高比相差較大時，預覽畫面就會拉伸。
上述代碼在手機設置為橫屏時并沒有問題，在設置為豎屏時，為獲得最優(yōu)的預覽尺寸，需要在調用此方法前比較SurfaceView的寬高。
if (mSupportedPreviewSizes != null) {
mPreviewSize = getOptimalPreviewSize(mSupportedPreviewSizes,
Math.max(width, height), Math.min(width, height));
}
獲得與當前SurfaceView匹配的預覽尺寸后，即可通過Camera.Parameters進行設置。
Camera.Parameters mParams = mCamera.getParameters();
mParams.setPreviewSize(mPreviewSize.width, mPreviewSize.height);
mCamera.setDisplayOrientation(90);
List<String> focusModes = mParams.getSupportedFocusModes();
if(focusModes.contains("continuous-video")){
mParams.setFocusMode(Camera.Parameters.FOCUS_MODE_CONTINUOUS_VIDEO);
}
mCamera.setParameters(mParams);
三、視頻清晰度及文件大小
在第一節(jié)中講到startRecordVideo，包括配置MediaRecorder，準備MediaRecorder以及啟動，其中配置MediaRecorder是視頻錄制的重點，需要了解每項配置參數(shù)的作用，根據(jù)業(yè)務場景靈活配置。這里參考Google官方的示例給出一個可行的配置方案，然后再對其進行解釋。
private void configureMediaRecorder() {
// BEGIN_INCLUDE (configure_media_recorder)
mMediaRecorder = new MediaRecorder();
// Step 1: Unlock and set camera to MediaRecorder
mCamera.unlock();
mMediaRecorder.setCamera(mCamera);
mMediaRecorder.setOrientationHint(90);
// Step 2: Set sources
mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.VOICE_RECOGNITION);
mMediaRecorder.setVideoSource(MediaRecorder.VideoSource.CAMERA);
// Step 3: Set a Camera Parameters
mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.MPEG_4);
/* Fixed video Size: 640 * 480*/
mMediaRecorder.setVideoSize(640, 480);
/* Encoding bit rate: 1 * 1024 * 1024*/
mMediaRecorder.setVideoEncodingBitRate(1 * 1024 * 1024);
mMediaRecorder.setVideoEncoder(MediaRecorder.VideoEncoder.H264);
mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AAC);
// Step 4: Set output file
mMediaRecorder.setMaxFileSize(maxFileSizeInBytes);
mMediaRecorder.setOutputFile(videoFilePath);
// END_INCLUDE (configure_media_recorder)
// Set MediaRecorder ErrorListener
mMediaRecorder.setOnErrorListener(this);
}
Step 1：
1.setCamera參數(shù)能夠使得在預覽和錄制中快速切換，避免Camera對象的重新加載。在某些Android手機自帶的照相機程序中，切換預覽與錄制中的短暫卡頓，讀者可自行體會。
2.mMediaRecorder.setOrientationHint(90)在錄制方向為豎直（portrait）時使用，它能使視頻文件的沿順時針方向旋轉90度，如果不設置此項，播放視頻時，畫面會發(fā)生90度的旋轉。不過這里更重要的是，即使設置了此項，在某些播放器上，畫面依然會有90度的旋轉（比如將在手機上正常播放的視頻導入到PC中進行播放，或者嵌入H5的video標簽中），這可是為什么呢？注意setOrientationHint的說明：Note that some video players may choose to ignore the compostion matrix in a video during playback. 那么如何做到在所有播放器上都能以正常方向播放呢？稍等，后續(xù)專門對其進行說明。
Step 2：
1.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.VOICE_RECOGNITION)，VOICE_RECOGNITION相比于MIC會根據(jù)語音識別的需要做一些調諧，當然，這需要在系統(tǒng)支持的情況下。
2.setVideoSource自然是VideoSource.CAMERA，只是在此兩項設置必須在設置編碼器之前設置，這無需說明。
Step 3：
1.setOutputFormat需要在Step 2之后，并且在prepare()之前。這里采用OutputFormat.MPEG_4格式。
2.setVideoSize需要權衡的因素較多，主要包括三方面：MediaRecorder支持的錄制尺寸、視頻文件的大小以及兼容不同Android機型。這里采用640 * 480（微信小視頻的尺寸是320*240），文件大小在500-1000kb之間，并且市面上99%以上機型支持此錄制尺寸。
3.setVideoEncodingBitRate與視頻的清晰度有關，設置此參數(shù)需要權衡清晰度與文件大小的關系。太高，文件大不易傳輸；太低，文件清晰度低，識別率低。需要根據(jù)實際業(yè)務場景靈活調整。
4.setVideoEncoder采用H264編碼，MPEG4、H263、H264等不同編碼的差別比較，實際使用中，H264的壓縮率較高，推薦使用。
5.setAudioEncoder采用AudioEncoder.AAC，該設置主要是考慮其通用性、兼容性。
Step 4：
setMaxFileSize指定錄制文件的大小限制，當然還可以限制其最大錄制時間。
setOutputFile指定輸出視頻的路徑。
setOnErrorListener指定錯誤監(jiān)聽器。
在完成上述配置之后，即可準備MediaRecorder，并在返回成功后開始視頻錄制。
private boolean prepareConfiguredMediaRecorder() {
// Step 5: Prepare configured MediaRecorder
try {
mMediaRecorder.prepare();
} catch (Exception e) {
releaseMediaRecorder();
return false;
}
return true;
}
四、視頻文件旋轉
第三節(jié)中Step 1提到對視頻文件的旋轉，因為某些播放器會忽略錄制視頻時的配置參數(shù)，因此可嘗試通過第三方庫對視頻文件進行旋轉，例如：OpenCV，fastCV等，在Camera對象的Camera.PreviewCallback中截取每幀數(shù)據(jù)byte[] data，然后對其進行處理，然后輸出。該方法需要考慮處理方法的高效性，在編程時一般采用NDK，在C++中完成關鍵的處理，這里貼出fastCV中該處理方法的邏輯。
public void onPreviewFrame( byte[] data, Camera c ) {
// Increment FPS counter for camera.
util.cameraFrameTick();
// Perform processing on the camera preview data.
update( data, mDesiredWidth, mDesiredHeight );
// Simple IIR filter on time.
mProcessTime = util.getFastCVProcessTime();
if( c != null )
{
// with buffer requires addbuffer each callback frame.
c.addCallbackBuffer( mPreviewBuffer );
c.setPreviewCallbackWithBuffer( this );
}
// Mark dirty for render.
requestRender();
}
};
其中，update為native方法，其實現(xiàn)由jni中對應的文件完成，其中調用了libfastcv.a中相應的API。這里涉及NDK編程的基本方法步驟：（1）開發(fā)環(huán)境；（2）編寫Java代碼、C/C++代碼；（3）編譯C/C++文件生成.so庫；（4）重新編譯工程，生成apk。由于本章不重點講述NDK，這里不再展開。
除上述方法以外，筆者采用了另外一種思路進行了探索，上述方法處理的數(shù)據(jù)為每幀圖像數(shù)據(jù)，可以理解為在線處理，而如果在錄制完成之后再處理，可以理解為離線處理。這里采用了第三方庫mp4parser，mp4parser是一款支持在Android中進行視頻分割的庫，這里通過其進行視頻旋轉。至于具體效果如何，讀者有興趣可自行嘗試，這里留個懸念。
private boolean rotateVideoFileWithClockwiseDegree(String sourceFilePath, int degree) {
if(!isFileAndDegreeValid(sourceFilePath, degree)) {
return false;
}
rotateVideoFile(sourceFilePath, degree);
return true;
}
對輸入?yún)?shù)進行合法性檢測之后，根據(jù)檢測結果判斷是否進行旋轉。
private boolean isFileAndDegreeValid(String sourceFilePath, int degree) {
if(sourceFilePath == null || (!sourceFilePath.endsWith(".mp4"))
|| (!new File(sourceFilePath).exists())) {
return false;
}
if (degree == 0 || (degree % 90 != 0)) {
return false;
}
return true;
}
private void rotateVideoFile(String sourceFilePath, int degree) {
List<TrackBox> trackBoxes = getTrackBoxesOfVideoFileByPath(sourceFilePath);
Movie rotatedMovie = getRotatedMovieOfTrackBox(trackBoxes);
writeMovieToModifiedFile(rotatedMovie);
}
通過mp4parser旋轉視頻主要分為三步：
（1）獲取視頻文件對應的TrackBoxes；
（2）根據(jù)TrackBoxes獲取旋轉后的Movie對象；
（3）將Movie對象寫入文件。
private List<TrackBox> getTrackBoxesOfVideoFileByPath(String sourceFilePath) {
IsoFile isoFile = null;
List<TrackBox> trackBoxes = null;
try {
isoFile = new IsoFile(sourceFilePath);
trackBoxes = isoFile.getMovieBox().getBoxes(TrackBox.class);
isoFile.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return trackBoxes;
}
private Movie getRotatedMovieOfTrackBox(List<TrackBox> trackBoxes) {
Movie rotatedMovie = new Movie();
// 旋轉
for (TrackBox trackBox : trackBoxes) {
trackBox.getTrackHeaderBox().setMatrix(Matrix.ROTATE_90);
rotatedMovie.addTrack(new Mp4TrackImpl(trackBox));
}
return rotatedMovie;
}
private void writeMovieToModifiedFile(Movie movie) {
Container container = new DefaultMp4Builder().build(movie);
File modifiedVideoFile = new File(videoFilePath.replace(".mp4", "_MOD.mp4"));
FileOutputStream fos;
try {
fos = new FileOutputStream(modifiedVideoFile);
WritableByteChannel bb = Channels.newChannel(fos);
container.writeContainer(bb);
// 關閉文件流
fos.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
本文對Android視頻錄制中常見的問題進行了說明，希望對大家的學習有所幫助。
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